安规工程师容易忽视的五大要素详解

一.安规简介

1.定义

为了保证人身安全,财产,环境等不受伤害和损失,所做出的规定.

2.安规所涉及的要求:

a.电击

b.火灾

c.电磁辐射

d.环境污染

e.化学辐射

f.能量冲击

g.化学腐蚀

h.机械伤害和热伤害

3.世界主要安规体系

a.IEC体系----以欧盟为代表

b.UL体系----以美国为代表

尽管这两个体系各自独立,但现在有互相承认,走向一致的趋势.

4.安规认证

安规认证其实是一种技术壁垒,世界各国为了限制别国的产品进入本国,都对安规有不同要求,而且是带有强制性的.

常见的安规认证

a.UL-美国

b.TUV,VDE,GS-德国

c.CCC-中国

d.PSE-日本

e.CE-欧盟

f.KETI-韩国

g. --丹麦

h. --挪威

i. --芬兰

j. --瑞典

另外,还有澳大利亚,新西兰,新加坡等国.

二.安规认证的申请流程

1.向安规机构递交申请资料.

2.安规认证机构会在承诺的时间内给予是否接受申请的答覆.

3.安规机构接受申请後,申请人开始送样接受安规测试.

4.如果样品通过安规测试,安规认证机构安排工厂检查(UL叫IPI),如果未通过测试,则退回申请人,申请人对未通过测试的项目进行改善,然後再重新送样测试,如果第二次未通过,则需要重新申请.

5.工厂检查通过,安规认证机构颁发认证证书或安规标志使用授权书,申请人可以在获得认证的产品使用认证机构的标志.

如果工厂检查未通过,认证机构会给申请人一段时间进行整改,整改结束後进行复查,复查若未通过,则须重新申请.

6.以後认证机构对获得认证的产品转入跟踪检查,UL一般是一年四次,CCC是每年一次,其他认证机构的周期也大都为1年1次.跟踪检查主要检查产品的一致性,但象CCC,TUV等还对品质系统进行审查.

三.电子产品的安规基本要求

1.耐压(抗电强度)-防止电击伤害

2.绝缘电阻-防止电击伤害

3.接地电阻-防止电击伤害

4泄漏电流-防止电击伤害

5.电磁兼容-抗电磁干扰能力和对其他电子产品的影响

6.耐火阻然-防止火灾危险

7.机械结构-防止机械结构缺陷引起的损伤,灼伤等.

8.能源冲击-防止因为大电流引起火灾或电弧灼伤

四.电子产品在制程中的

安规要求

1.耐压-主要考量产品在异常高压下,绝缘系统的承受能力.工作电压低於50V,一般不进行耐压测试.

a.耐压一般与产品的工作电压有关.

通常用的计算公式:

1)交流:1000 2*额定工作电压

2)直流(1000 2*额定工作电压)*1.4

以上是普通绝缘用的试验电压,如果是双重绝缘,则试验电压为普通的2倍.

如果计算出来的结果不是100的整数倍,则取大不取小.

例:额定工作电压为220V,普通绝缘的试验电压为:

交流:1000 2*220=1440V,此时试验电压应当取1500V,而不是采用四舍五入.

b.泄漏电流的设定

一般设定为5~10mA,最大不超过100mA,根据不同的行业有不同的要求,如医疗器械的泄漏电流一般为1mA.

c.测试时间的设定

一般试验设定为1分钟,产线上可考虑缩短,但一

般爬升时间不得低於1秒.缩短测试时间时,应采用更高的试验电压.根据UL的规定,可以有如下关系转换:

交流(1000V 2*额定工作电压)*1.2

直流(1000V 2*额定工作电压)*1.4*1.2

2.绝缘电阻-主要考量产品的绝缘性能

绝缘电阻的试验电压一般采用直流电压,通常采用500V,绝缘电阻不低於10M Ohm,测试时间一般也为1分钟.如需缩短测试时间,可参照耐压测试进行调整.

3.泄漏电流-主要考量在最大工作电压和最大工作电流的情况下,产品由於分布电容或绝缘特性引起的,向大地或可接触介面泄漏的电流,这与产品的绝缘有关.

泄漏电流的最高限值一般为1mA.测试时间一般也为1分钟.

4.接地电阻-主要考量产品发生绝缘崩溃,或正常工作情况下泄漏的电荷,能把这些电荷迅速导入大地的能力,这属於一种保护措施,这在没有接地的产品中不做考量.

接地电阻要求越小越好,一般的单体接地电阻不允许大与0.1Ohm,系统接地总电阻不允许4 Ohm,系统中接地点之间的连续性电阻不允许大於0.01Ohm.

根据经验,如果耐压试验通过,那绝缘电阻测试一般也会通过,但绝缘电阻试验通过,但不能代表耐压试验也会通过.

在大规模生产的情况下,产线一般只要测试耐压即可,绝缘电阻,泄漏电流和接地电阻只是在抽查时进行试验.

5.安全距离

安全距离包括爬电距离和电气间隙.

爬电距离-带电导体之间沿绝缘表面的最短距离.

电气间隙-带电导体之间的空间最短距离.

安全距离是耐压,绝缘电阻,泄漏电流的保证之一.

安全距离最低限值与产品的工作电压有关,请参见下表.

6.电磁兼容

电磁兼容的要求测试项目比较多,一般要求为:

a.传导干扰及抗干扰

b.辐射干扰及抗干扰

c.抗静电

d.抗雷击

e.抗浪涌或电压突变等

因传导干扰,辐射干扰需要专用而且庞大复杂的测试设备,一般采用定期抽查并委托有能力的测试机构进行.

电磁兼容现在已成为安规的一个极其重要的要求,许多国家以将其列为强制性项目,并且独立开展电磁兼容认证-EMC认证.

7.耐火阻燃

要求产品本身不能起火燃烧,在外界存在火源时可以一起燃烧,但一旦外界火源消失,产品应立即停止燃烧.现在电子产品通行的防火等级是采用UL94中的V-0.

8.机械结构伤害和热伤害

电子产品由於在结构上存在缺陷,如有锋利的锐边,尖角,毛刺容易造成人体的伤害,开孔过大或安全距离不够容易触及内部带电的部件造成电击伤害,防护措施不当造成动作部件伤害人体,散热措施不当容易灼伤人体.

一般来说,在大规模的生产中,除了耐压和绝缘电阻可以在线测试外,其他项目均采取定期抽查或委外试验.CCC认证规定,产品要进行定期确认检验,至少每年进行一次.

9.电子产品常见的安规零部件

a.保险丝

b.导线

c.X电容和Y电容

d.高压电容

e.变压器,电感

f.压敏电阻

g.塑胶部件

h.绝缘隔离物

i.PCB板

j.Model label或铭牌

k.警示标志

l.光电耦合器

m.外壳

n.散热风扇

安规零部件是安规认证机构重点管控的部分之一,任一家安规认证机构都会对获得认证的产品开出一份安全关键件清单,安规认证机构会根据这份清单进行一致性检查.凡是在清单中注明规格型号和生产厂商的,都必须使用规定的厂商和规格型号,未注明厂商但注明规格型号的,还有可能指定要求获得相应的认证的,必须使用规定的规格型号,并需获得相应的认证.安全关键件发生变更,必须向安规认证机构申请报备,只有在获得批准认可後,才可变更,有时还必须重新送样试验,试验通过後,才能正式变更.

五.安规测试

因工厂生产一般只进行耐压和绝缘电阻测试,现在就这两个项目做一个简单的介绍,测试仪器以常用的台湾华仪生产的EXTECH7440为主.

EXTECH7440是台湾华仪公司生产的,具有交直流耐压测试,绝缘电阻测试,接地电阻测试四功能合一的安规分析仪,可以程控设置,并配有RS232和GPIB接口,可实现自动测试.

1.耐压测试

a.在线测试因其使用频率很高,所以在进行测试前要对仪器进行点检.

点检方法:

1)高压点检

用高压点治具(可自制)对仪器的输出电压进行点检,检查仪器是否能正常输出高压和电压的精度是否符合要求.一般设定点检电压为2000V,电流选择5mA,10mA.然後观察仪器显示的电流是否符合目标值.

2)功能点检

功能点检主要检查仪器的识别能力,也就是查验仪器是否会误判.

点检方法:分别用已确认为良品和不良品进行点检,仪器要正确识别良品和不良品.

b.程式设定

EXTECH7440的耐压测试可按照如下步骤设定:

1)设定测试电压,可根据产品的规格书,测试标准设定.

2)设定泄漏电流,一般上限取5mA或10mA,下限设为0.01-0.05mA,设定下限主要是防止产品未真正的接入测试电路中,造成仪器误判.

3)设定电压爬升时间,根据有关安规标准的规定,电压爬升有一定的速率,但从最低爬升到最高时间不得少於1秒.

4)定义测试通道,H表示高压端,L表示低压端,0表示该通道关闭.

5)电弧侦测设置,一般情况下,电弧侦测都应设置为开,但有些特产品电弧侦测需要设置为关.

6)频率选择,根据产品使用电压的频率选择,如果是通用型,一般选择60Hz.

7)偏差测试,因在高压情况下,测试线路和测试治具的分布电容产生漏电流,造成漏电流的读数误差,因此要进行偏差测试,让仪器自动扣除这部分误差.

8)连续测试设置,如果耐压测试结束後,还要继续测试其他本仪器提供的测试项目,可设置为开,仪器会自动转入下一个项目的测试.

c.测试前的准备

1)首先要确认仪器是否可靠接地.电源线,高压线有无破损,工作场所的地面是否舖上绝缘胶皮,或穿戴好绝缘鞋,绝缘手套等防护装置,取出佩戴的静电环.

2)确认测试线路治具连接无误.

3)确认选择的测试程式於所测试的产品安规要求是否吻合.

d.测试

1)将待测品接入测试电路中,注意接线时高压线要接产品的高压端,馈线(地线或低压线)接产品的低压端.一般要将高压端的所有引线都要短接在一起,低压端也同样如此.不要认为一次侧纵是比二次侧电压高.

2)确认连接无误,可以开始测试,测试刚开始时,由於电路中存在分布电容,此时电容充电漏电流会较高,也很不稳定,随着时间的延长,漏电流会慢慢下降,应纪录最後的漏电流数值.

3)在测试过程中,人体不要触及带电部分,以防受到电击伤害.

2.绝缘电阻测试

绝缘电阻一般不作测试,根据经验,如果耐压测试通过,就意味着绝缘电阻测试也会通过.因为耐压测试的试验电压比绝缘电阻的试验电压高很多.

绝缘电阻的测试方式与耐压测试差不多,只不过绝缘电阻测试使用的是直流电压,纪录数值是绝缘电阻.

绝缘电阻测试程式的设定

a.进入绝缘电阻测试介面.

b.测试电压的设定,一般取直流500V.

c.充电电流的设定,先测试被测物的充电电流(仪器自动进行测试),取该数值的1/2作为测试的充电电流.

d.绝缘电阻的上限设定,一般将此项设定为0,表示对上限不做限定.

e.绝缘电阻的下限设定,一般设定为10M Ohm,也可根据要求输入相应的下限.

判定延迟时间的设定,一般设为1秒,也可根据产品的自身特性设定.

f.测试通道的设定与耐压测试相同.