《安规产品教育训练》PPT课件.ppt

1,Modern Electrical Safety Tester,Presented by Jeff Chuang,2,電流對人體造成致命意外 電流對人體造成致命意外的主因是心室纖維顫動,對流過人體的電流路徑而言,人體所遭受的危險主要取決於電流的大小和時間長短.事實上電擊防護考慮的是接觸電壓(亦即流過身體的電流和人體阻抗乘積 )的可容許極限,它是時間的函數.電流和電壓的關係在人體上並不是線性,因人體阻抗隨者接觸電壓大小而改變.直流造成電擊持續時間比心跳一週期長,心室纖維顫動的臨界點遠比在交流時高出很多,因此發生致命危險機率較交流電低.,電流對人體和家畜的效應 (Reference IEC STANDARD 479-1 Third Edition 1994-09),3,人體阻抗統計值,電流對人體和家畜的效應,4,人體皮膚改變對電流和時間的關係,電流對人體和家畜的效應,區域 3 = 皮膚碳化 區域 2 = 電流疤痕 區域 1 = 皮膚變紅 區域 0 = 無改變,5,電流對人體和家畜的效應 (Reference IEC STANDARD 479-1 Third Edition 1994-09),人體對交流電波的效應 220V 50/60Hz 人體阻抗值(Zt)約1千歐姆至1.5千歐姆 知覺反應臨界值約0.5mA 釋放臨界值約10 mA 心室纖維顫動的臨界值約500 mA/0.1秒,當電流大小在數安培纖維顫動多半會發生. 病理效應(身體內部傳遞障礙,深度灼傷)在數安培電流持續超過數秒時甚至可能發生死亡.,6,電流對人體和家畜的效應 (Reference IEC STANDARD 479-1 Third Edition 1994-09),最終產品的使用者對交流電波的效應 最終產品的使用環境 浴室裡的洗衣機 最終產品的工作電壓 電動牙刷(dc 3V) 醫院內的醫療儀器(dc 12V) 接地條件 兩插電源插座,三插電源插座,獨立的接地線,7,電流對人體和家畜的效應 (Reference IEC STANDARD 479-1 Third Edition 1994-09),安規量測設備使用者對交流電波的效應 標準的工作環境,適當的安全防護 手握高壓槍,接地失效中斷保護(電擊造成操作人員死亡) 使用INLET測試,先執行接地阻抗測試 Interlock 確保操作人員雙手離開戴測物 足夠的量測功率(大的輸出電流對安規量測設備操作者有較大的危險) 15mA量測零件,變壓器 100mA 量測馬達,大型電源濾波器 200mA 短路電流(VDE0551, EN60065:1998),8,執行EST測試,為何需要執行EST測試 執行安規測試是為了符合受託者的標準要求 執行安規測試是對自我的品質要求 改善產品品質及可靠度 縮小潛在可能發生的爭議或問題 明定測試的標準項目，如電子零件,9,執行EST測試,執行EST測試的時間及地點 進料測試 產品製造過程測試 產品最終測試 品質保證及品質管制時作測試 產品絕緣性的分析,10,執行EST測試,其他 醫療院所設備 工廠儀器、設備、工具 戶外使用的電器設備、電動工具 學校、公共場所電器設備 健康器材,11,Electrical Safety Test Hi-pot,耐壓測試 Hi-Pot (Stress Test of the Insulation) 一般而言都可稱為 “Dielectric Withstand”, “High Potential”,或“Hi-Pot” Test,是對待測物作高壓時的絕緣測試；一般而言，測試待測物的電壓都高過於正常操作電壓, 大約是1000VAC 加上兩倍正常操作電壓。,12,Electrical Safety Test Hi-pot,基本絕緣 Basic insulation (1st layer) 雙重絕緣 Supplementary insulation (2nd layer),13,Electrical Safety Test Hi-pot,加強絕緣 Reinforced insulation,14,Electrical Safety Test Hi-pot,Reinforced insulation,3750V,Min 2mm EN 60335,Suppl. insulation,2750V,Min 1mm EN 60335,Basic insulation,1250V,15,Electrical Safety Test Hi-pot,Hipot 線路圖 2wire, 3wire,Appliance,HV Lead,Ground Lead,1250V AC,16,Electrical Safety Test Insulation,絕緣(Insulation ) 絕緣Insulation ( 任意兩端絕緣材料隔開的電阻值)，絕緣測試則是量測有效的絕緣材料，阻隔電子流的產生，以保證絕緣材料的品質。 一般而言，產品量測絕緣，並非僅在生產時，同時在產品使用過一段時間後，亦須測試。週期性的測試，可偵測出即將發生的絕緣不良，防止使用者發生危險或減少財產損失。 絕緣電壓一般使用500Vdc,17,Electrical Safety Test Grounding,Ground Continuity,Ground Continuity Return,Ground Continuity Driver connect metal case,0.1 Amp,18,Electrical Safety Test Grounding,Ground Bond Test Current = 2 x (rated current) or 25A which ever is higher,Ground Bond Return,Ground Bond Driver connect metal case,25 Amp,19,Electrical Safety Test Leakage Current,Leakage Current (The Steady-state current that flow through the insulation is called the Leakage Current),120V,Volt Meter,DUT,Human body RC network,Table,20,Electrical Safety Test Leakage Current,21,Electrical Safety Test Leakage Current,模擬漏電流 (Simulation Leakage Current) Hipot (115V 60Hz/50Hz)2wire 1000pF at 60Hz, 容抗Xc = 260k 42uA漏電流 (115V),22,Electrical Safety Test Leakage Current,隔離變壓器(Isolating Transformer),Isolating transformer,L,N,2,Measuring instrument,Equipment protective earth terminal,Equipment under test,Selector switch,1,23,Electrical Safety Test Leakage Current,漏電流表 ( Leakage Current meter ) 直接使用市電頻率50Hz或60Hz，所以可直接使用電阻進行 Earth Leakage Current量測,V,Measuring circuits for d.c and for a.c with sinusoidal frequencies up to 100Hz,24,Electrical Safety Test Leakage Current,漏電流表 ( Leakage Current meter ) 電源實際工作頻率達數十千Hz以上，安規均要求使用模擬人體阻抗進行 Earth Leakage Current 量測,V,1500,500,0.2uF,10k,0.022uF,Voltmeter,Measuring circuits for d.c and for a.c with sinusoidal frequencies up to 1MHz,25,Smart Safety Test AC Hipot,執行 AC Hipot 測試的優點 不需較長的緩升時間測試 (某些較敏感的設備除外) 易於判斷待測物連接是否確實 可檢查有極性問題的產品 無放電問題(不包含瞬間離開),26,Smart Safety Test AC Hipot,Real Current/ Total Current/ Imaginary Current 執行AC Hipot 測試缺點,27,Smart Safety Test DC Hipot,優點 無旁路電容造成的電流,可確實顯示真實的漏電電流值,以確實達到Hi-pot 量測的目地. 缺點-瞬間離開 微小漏電流時安規測試器不易判斷高壓是否連接至待測物 增加緩升時間,以防止瞬間充電電流造成誤判 測試結束後待測物可能殘存電荷,28,Smart Safety Test DC Hipot,Ramping Applied Voltage Current Check on,High Limit,Steady-state,29,Smart Safety Test DC Hipot,快速放電 一般放電,30,Smart Safety Test DC Hipot,高頻操作/ 小電容值 最小電容值解析度 執行在1000V可得到10GOHM, 且解析度為 0.1uADC,31,Smart Safety Test Grounding,Constant Current Test with a Kelvin Connection 最大電壓(12V or 6V),32,Smart Safety Test Arcing,ARC 為電壓或電流快速變化時所發生的電子特性，它同時有可能發出短促的聲音或zapping的聲響 尖端放電 離子化 電暈(corona) 功率損失 短時間高壓, 正常工作在低電壓,33,Smart Safety Test Arcing,Pulse Width Arcs 低於10us 時，即無須考慮其影響的程度，可當成無害尖端放電 Pulse Count 不連續發生的Arcs,即無須考慮其影響的程度，可當成無害尖端放電 ARCing Level 非常小的Arcs 電流值即無須考慮其影響的程度，可當成無害尖端放電 Corona 材料的離子化, 會產生電暈電流, 電暈電流的大小是與電壓等比例縮放,34,Smart Safety Test Arcing,其他 因螺絲鬆散造成, 經常發生於Y電容對地的螺絲 有些隔離材料絕緣度不足 部分零件初級 (Primary)/次級(Secondary)過度接近 絕緣材料未經確實乾燥, 即執行高壓測試,35,Smart Safety Test Ground Fault Interrupt (GFI),GFI 電流值(GFI Level) 0.5mA 或 5mA 是足夠GFI 的電流值，硬體切斷電路能將高壓輸出於最短時間內將其切斷，防止電擊 延遲時間 (Delay Time) 無延遲時間是GFI所必須考慮的項目，因此DC Hipot 不能保證此為有效功能,36,Smart Safety Test Floating high Voltage HI-pot,在最佳的高壓電路設計時，有些國家須具備Floating高電壓輸出，來預防電流流過操作者 無電流迴路 (Non Current Loop) 操作者的安全 (For Operator Safety),Hipot,DUT,Hipot,DUT,37,Smart Safety Test Regulation,Line Regulation,因高壓輸出電路皆設計有變壓器裝置，當輸入電壓改變時，輸出電壓，亦會隨著輸入電壓而變化，現在的電路設計，經常使用類似電源供應器原理，避免上述狀況的發生。,120% 100% 80% 60% 40%,105 110 115 120 125 130 (Line Voltage),REGULATED OUTPUT,UNREGULATED OUTPUT,38,Smart Safety Test Regulation,Load Regulation,因高壓輸出電路皆設計有變壓器裝置，當輸出負載改變時，輸出電壓，亦會隨著負載而變化，現在的電路設計，經常使用類似電源供應器原理，避免上述狀況的發生。,120% 100% 80% 60% 40%,200 400 600 800 1000 1200 1400 (kohm),REGULATED OUTPUT,UNREGULATED OUTPUT,39,Smart Safety Test Rating,AC HI-pot 15mA, 40mA, 100mA 或其他輸出功率由待測物決定, 例如大型Y電容、大型電EMI Filter 及大馬力馬達 大額定功率較容易對操作人員造成危險 DC HI-pot 5mA, 10mA, 20mA 真實漏電流於一般狀態下低於100uA, 故不須太大的額定功率,40,Smart Safety Test Layer Short,層間耐壓為同一繞組的耐電壓,與線圈與線圈間的耐 壓完全不同 單一線圈 多組線圈,41,Smart Safety Test Layer Short-Surge Test,Test Voltage -如何設定判定條件 R : 並聯消耗電阻, 越小, 消耗電力越大。,42,Smart Safety Test Layer Short,測試頻率 (Test Frequency)/ 測試電壓(Test Voltage) 測試能量 (Test Energy) 無論放電或功率損失一般需要最小輸出能量 0.12 joule max. 層間不良的發生 層間不良的防止 多組線圈一般只量測最高圈數繞組,43,Smart Safety Test Test Time,電子安規標準一般都會要求最小測試時間，但有些生產線會因生產線流程而必須縮短測試時間，需負擔無法測試出不良品之風險 生產線可接受的測試時間 生產線上通常會執行較長的耐壓測試時間，找出臨界不良 決定測試時間的依據 依據產品規格來決定耐壓測試的時間 量測各種不同材質的塑膠材質之絕緣特性，會依據測試時間的不同而量測出不同的絕緣電阻值，因充電電流逐漸變小所造成的現象，部分高速絕緣測試設備是利用固定時間作為判斷標準,44,Smart Safety Test Maximum HI-pot Voltage,臨界電壓 Critical Voltage 研發設計時的臨界值是重要的 紀錄工作樣品的臨界電壓 零件極限 Components Limit 選擇適當的零件 考慮ARCs 特性 最終測試條件 Final Test Conditions 零件的臨界電壓 生產用測試電壓及電流,45,Operation Caution,監視器, 電視 , LCD顯示器 執行DC Hipot 執行模擬漏電流 每日檢查測試器的標準 殘留電壓可能造成下一測試站之測試治具損害,46,Operation Caution,交換式電源供應器 S.M.P.S. 無 Floating Ground (標準) 測試項目為 Ground Bond P (L+N)-Case 同時具有Grounded 輸出及Floating Ground 輸出, 有時需要掃描器.測試項目為 Ground Bond P-Case+S (grounded) P-S (Floating ground) S (floating)-C,47,Operation Caution,交換式電源供應器 S.M.P.S. 無Ground Lead 測試項目為 P-Case+S (ground) 塑膠封閉型且兩線式輸入測試項目為 P-S(ground) 塑膠封閉型且三線式輸入(部分設計會將次級接地與初級接地間使用一串有chock 的連接線，接地阻抗的測試值將不同於一般標準值) 測試項目為 Ground Bond P-Case+S(ground),48,Operation Caution,變壓器 兩組線圈 (ARCing level 3mA) 須使用自動高壓掃描器. 測試項目為 P(coil 1)-S(coil 2) P(coil 1)-Core 多組線圈 (ARCing level 3mA)須使用自動高壓掃描器. 測試項目為 P(coil 1)-S1(coil 2)+S2(coil 3) S1(coil 2)-S2(coil 3) P(coil 1)-Core,49,Operation Caution,變壓器-何時須執行層間測試 初級線圈一般須執行層間測試 曾發生不良狀況 不良比例過高時 溫度上升 改變線圈溫度等級,50,Operation Caution,電容器 X, Y 電容須具有安規符號 放電能量 考慮Arcs 網版印刷時的尖銳角 RJ45 連接器 All pins to ground 一般客戶須確認RJ45連接器的測試條件 一般測試電壓為3000V TELECOM標準,51