电源安规设计规范20130625

1、 AC Adapter安规设计规范 RD3 安规课刘延霞 2013/06/25共四十一页本规范(gufn)目的规范安全结构设计消除(xioch)或降低潜在安全隐患符合标准共四十一页电气产品潜在(qinzi)危险电击(din j)着火机械危险化学危险能量危险热危险辐射例：导体外露，线材未包套管例：外壳高温达到燃点，起火例：锋利的棱缘、拐角例：外壳高温，烫伤人手例：熔化散发有害气体例：电容放电例：手机、电脑辐射共四十一页AC Adapter安规内容(nirng)SafetyAC Adapter安规EffciencyEMC共四十一页Safety参考(cnko)标准EN/IEC 60950-1UL60

2、950-1EN/IEC60065UL60065共四十一页安全说明与产品(chnpn)标记元件(yunjin)产品label说明书共四十一页Safety关键件AC plug/plug holder (注：防火等级min.V-1)AC Inlet(AC1)Enclosure (注：防火等级min.V-1)Fuse(FS1) (注：rating和type需标在fuse本体上或PCB layout上)Varistor(VDR1)Thermistor(TR1) （注：CCC不管(bgun)控）X-Capacitor(CX1)Bulk Capacitor(CK1) （注：CCC不管控）Choke(LF1)

3、 （注：CCC仅管规格和感值）Bridge-Diode(DB1-DB4) （注：CCC不管控）Y-Capacitor(CY1) Transformer(T1)Opto-couple(PC1)Transistor(Q1)Discharge Capacitor(RX1-RX6)Sense Resistor(RS1,RS2) （注：CCC不管控）DC cable （注：CCC不管控）PCB (注：UL60950要求 min. V-1;UL60065要求min. V-0)Heat Sink(HS1,HS2) （注：CCC不管控）Mylar Sheet （注：CCC不管控）Label （注：CCC不管控

4、）共四十一页塑胶材料(cilio)防火等级材料标准防火等级（等级由高到低排列）普通材料UL94， UL746C5VA,5VB,V-0,V-1,V-2，HB塑料(薄片材料)UL94， UL746CVTM-0，VTM-1，VTM-2(分别等效V-0，V-1，V-2)泡沫材料UL94， UL746CHF-1，HF-2，HBF注：防火等级(dngj)越高，材料防火特性越好。共四十一页变压器绝缘(juyun)系统ClassClass AClass EClass BClass FClass HNormal Temperature105120 130 155 180 绝缘系统正常(zhngchng)使用的最

5、高耐温度：注：如未作宣告，则默认为Class A。共四十一页变压器绝缘(juyun)系统绕组(roz)温升要求（IEC60950-1&GB4943-2011） ：绝缘等级最高温升限制T（K）最高温度限制()异常状况下最高温度限制()Class A75100150Class E90115165Class B95120175Class F115140190Class H140165210注：上表中温带是以室温25为基础，对热带是以35为基准； 如果以热电耦偶合式量测，则最大温升限值需减10。 表5.1.3b:绕组的温升要求(IEC60065-1&GB8898-2011):最大温升限制T(K)最高温

6、度限制()异常状况下最大温升限制T(K)85120150注：上表中温带是以室温35为基础，对热带是以45为基准；如果适用于在热带气候条件下使用的设备， 表格中的温升限值应当降低10K。 如果以热电耦偶合式量测，则最大温升限值需减10。共四十一页X电容(dinrng)容值0.1uF满足电容泄放电(fng din)测试判定UL60950-1:1s后电压衰减到输入电压的37%以下UL60065/IEC60065：2s后电压衰减到35Vac或60Vdc以下（需重复测试10次）IEC60950-1：衰减到37%的电压RC（R-泄放电阻阻值，C-X电容容值）X电容根据泄放电测试及EMI要求，选择合适容值，

7、参考公式：共四十一页Y电容(dinrng)满足(mnz)LCC(IEC60950-1,UL60950-1) 测量到的频率 量测方法和位置 限值 1KHz限流电路中的任何两个零部件之间或任何这样的零部件与地之间接一个2K10%的无感电阻，量测流过该电阻的稳态电流 不应超过0.7mA peak或 2mA d.c 1KHz0.7mA的应乘以以KHz为单位的频率值,但不应超过70mA 满足接触电流测试(IEC60950-1,UL60950-1)设备的类型 测量仪器的A端连接到 最大接触电流mA （r.m.s) 所有设备 未连接到保护接地的可触及的零部件和电路 025 移动式设备（手持式设备除外，但包括

8、可携带式的设备） 设备电源保护接地端子（如果有） 35 一般状况下，Class 设备跨一二次侧Y电容的总容量以不大于2200pF为标准；Class 设备跨一二次侧及一次侧L/N到电源保护接地端子间Y电容的容量大小选择在符合上述要求的前提下可根据产品的EMI特性选择合适的容量。共四十一页危险(wixin)能量设计要点：输出端子设计成不能被测试指桥接的形式，或将输出能量限制(xinzh)在持续1minute最大输出小于240VA。共四十一页SELV电路(dinl)设计要点：1.在正常工作时，SELV电路电压不应超过安全电压(42.4Vpeak或60Vdc)。2.在单一(dny)故障条件下，经过0.

9、2s后，电压不应超过安全电压(42.4Vpeak或60Vdc)，而且其极限值不应超过71Vpeak或120Vdc。共四十一页LPS电路(dinl)使用调节网络限制输出，在正常(zhngchng)工作或单一元件故障下，应能符合：输出电压 (Uoc)输出电流(Isc) A视在功率VAVacVdc30308.0100-30 Uoc60150/ Uoc100共四十一页LPS电路(dinl)设备(shbi)在输出端增加current fuse以达到LPS要求，Class 类设备，连接到二次保护接地导体接地点必须位于current fuse之后，或该fuse位于输出正端。共四十一页温升测试(csh)测试条

10、件：0.9*电压下限，频率上限； 1.1*额定电压上限，频率下限负载：full load产品(chnpn)状态：DA-label up/label down；WA-Vertical/HorizontalDA-40D19AAAA该机种布点共四十一页材料和元件温度(wnd)要求：部件最高温度绕组绝缘：Class B120（用热电耦法测试需再减去10）外部和内部PVC或橡胶绝缘电线-有标示温度依标示热塑性材料符合该材料物理特性（机械耐冲击温度）元器件符合本标准及元器件相关国家或国际标准特别注意: 元器件的最高温度(wnd)是指安规证书所认可的最大允许操作温度(wnd)!设计要点：依安规要求，对产品温

11、度设计进行平衡。共四十一页异常(ychng)工作故障条件：短路、开路、Overload测试电压：额定电压上限测试频率(pnl)：额定频率上限负载：full load判定：1.所测得的变压器（和电感）的温度没有超过附录6.3、附录C异常测试时变压器绕组和电感允许的温度限值。2.抗电强度测试通过。测试过程中没有异常的现象发生，例如，设备起火、冒烟、流出融熔的金属、外壳出现明显的变形等。Fuse本体不能炸飞，电阻式保险丝不能有明显脱皮。设计要点：充分考虑每一元件单一开短路对产品安全性能的影响(主要是线包温度)。共四十一页故障(gzhng)案例WA-12W12FUAAAA UL目击测试failFail

12、原因：1. U1 pin3-pin4, O/S，耐压测试fail；2.O/S U1 pin4-pin8,耐压测试fail。整改措施：在光耦pin3-pin4之间增加(zngji)稳压二极管共四十一页针对目前公司大量使用的高压启动PWM IC线路，安规单一元件故障测试:短路IC(U1)的 HV和COMP脚后，光耦合爆炸导致(dozh)高压测试Fail。(如下图所示）常用解决方法如下：1.在光耦4-3脚间并联一稳压二极管。2.增加启动电阻（Rx4）的阻值。后续产品设计时要充分考虑此问题，根据实际情况选用解决方法，以顺利通过安规测试。共四十一页工作电压测试条件：测试电压：额定电压的上限测试频率：额定

13、频率的上限负载：full load确定所有的受测点：受测点可以(ky)是初、次极之间的任意的两点,桥接在一、二次侧的元件，如：T1，CY1，PC1，PC2 共四十一页接地(jid)保护保护地：黄绿线，min.18AWG,满足接地电阻(dinz)测试，保护接地端子旁应标示 。功能地：无线号和颜色要求，作为二次侧，需提供附加绝缘，其最小厚度应为0.4mm（如加热缩套管， 在收缩前应达到此厚度）。接地电阻测试要求：国家实验电压实验电流/时间要求北美 12Vdc40A/120s0.1 IEC国家 12Vdc32A/120s0.1 共四十一页结构(jigu)要求安全距离电气间隙（cl-clearance

14、）:导体之间最短的空间距离爬电距离（cr-creepage distance）:导体间沿面最短距离要求：crclcl取决于工作电压Vpeak值，cr取决于工作电压Vr.m.s值一般来说， crcl ，布线时须同时满足这两者的要求（即要考虑表面的距离，还要考虑空间的距离），开槽（槽宽应大于1mm）只能增加(zngji)表面距离即爬电距离而不能增加(zngji)电气间隙，所以当电气间隙不够时，开槽是不能解决这个问题的，开槽时要注意槽的位置、长短是否合适，以满足爬电距离的要求。 共四十一页cl海拔(hib)校正系数共四十一页结构设计要点(yodin)输入引线(L/N)或AC电源线与PCB需通过可靠的

15、方式连接.如:点胶固定或在线材(xin ci)上打端子.与二次侧相连的接地保护导体(引线)与输入插头/插座的连接必须通过可靠的机械连接方式连接。可采用如：勾焊或螺丝固定，以及其它可靠的机械连接方式.；FG 导体部分与一次侧铜箔或裸露元件间安全距离：电气间隙：3.0mm；爬电距离：4.0mm2.如保护接地导线（绿滚黄线）与高温元件接触，则需要加温度等级高于接触部位温度的套管。套管不可将保护接地导体完全包覆,需外露1/3导线外皮。 共四十一页输出线与PCB需通过可靠的方式连接,以防止焊接点脱落搭接到带危险电压的一次侧元件.如:点胶固定(gdng)或在线材上打端子. 二次侧飞线与PCB需通过可靠(k

16、ko)的方式连接,以防止焊接点脱落搭接到带危险电压的一次侧元件.如:在飞线与PCB间点胶固定. R/I 一,二次侧元件，在施加10N作用力下，都必须满足R/I距离（Cl:6.0mm/Cr:6.0mm Min）。（二次侧元件与Transformer间的安全距离按照T1最高工作电压计算的数据要求） 共四十一页B/I Fuse 前L-N间或Fuse引脚间，fuse前与fuse后，按照设备输入电压设计适当(shdng)的安全距离。一般设计要求为：Cl:3.0mm/Cr:3.0mm Min. B/I 一次侧线路与保护(boh)接地导体间，按照设备输入电压设计适当的安全距离。一般设计要求为：Cl:3.0m

17、m/Cr:4.0mm Min. 共四十一页R/I 一次侧线路与二次侧线路间，按照(nzho)实际测量的工作电压设计适当的安全距离。一般设计要求为：Cl:6.0mm/Cr:6.0mm Min. 任何带危险电压的零部件(如:一次侧散热片/电感.）在施加10N作用力下与人手可触及到的设备(shbi)外壳(上下盖结合处)间的距离，一般设计要求为：Cl:6.0mm/Cr:6.0mm Min.,可将该元件以点胶固定或外包绝缘胶带的方式增加其安全距离.特别注意open frame 产品一次侧线路铜箔及元件到金属外壳的距离：1.金属外壳不接地-Class (RI)：Cl:6.0mm/Cr:6.0mm Min.

18、2.金属外壳接地-Class(BI)：Cl:3.0mm/Cr:4.0mm Min. 共四十一页超音波焊接外壳的内部到外部安全距离测量方法：如右图，中间突出部分比较宽在超音波焊接时不会融化(rnghu)，正确的电气间隙和爬电距离尺寸为红色虚线所示，设计时应注意。R/I 输出线在施加10N作用力下与任何带危险电压的零部件间距离必须满足-Cl:6.0mm/Cr:6.0mm Min.,如距离不足可使用热缩套管或固定(gdng)线材的方式增加绝缘距离. 共四十一页变压器结构(jigu)要求R/I Transformer内部一,二次侧绕组间(A+B部分)要满足R/I距离(jl)要求。 R/I 二次侧Pin

19、脚/飞线与一次侧绕组/屏蔽层间要满足R/I距离要求。 R/I 若二次侧绕组使用三层绝缘线,且没有使用挡墙：Core视为一次侧，二次侧Pin脚/飞线与Core间要R/I距离要求。 共四十一页R/I 二次侧绕组(roz)使用普通漆包线及挡墙胶纸: Core可视为Floating,初级绕组对Core间距离加上次级绕组对Core间距离(A+B)要满足R/I距离要求。 当绕组部件中两根绕线或一根绕线和另一根导线接触并相互成4590角之间任一角度(jiod)，并承受绕组拉伸力，则应当提供机械应力防护。例如：这种保护可以通过绝缘套管或片状材料或使用绝缘要求层数的两倍来提供物理隔离。共四十一页共四十一页如何(

20、rh)计算cl及crModelMAXclcr计算公式DA-48T12AAAAVpeak=520VVrms=300V6.66.6cl=（4+0.4）*1.48 =6.6mm(查IEC60950-1 表2H，表2J)cr=3.2*2=6.4mm(查IEC60950-1 表2L)DA-90F19AAAAVpeak=604VVrms=350V6.97.2cl=(4+0.6)*1.48=6.9mm(查IEC60950-1 表2H，表2J)cr=？用内插法（350-300）/（400-350）=（X-3.2）/（4 -X）X=3.6mm, cr=2X=7.2mm (R/I)以变压器一二次工作电压为例（海拔

21、(hib)=5000m）：T1: core to T1 secondary pin or secondary coil; primary coil to secondary coil; core to secondary component(假设二次侧绕组为三层绝缘线)，以上距离需符合上表cl, cr值。共四十一页共四十一页共四十一页共四十一页机械(jxi)安全设计要求械强度-250N的恒定作用力试验:外部防护罩应承受250N 10N的恒定作用力持续5s，该作用力通过一个直径30mm的圆形平面的试验工具依次施加到已经(y jing)安装在设备上的防护外壳的顶部、底部、和侧面。合格判据:试验期间,可接触部件与产品内部带危险电压的零部件不得因受力或变形导致绝缘距离不足；试验后可按本标准要求承受抗电强度和接触电流测试。设计要点：产品的机械外