一 电击危险:
电流流过人体会引起人体的生理反响,反响的激烈程度取决于电流的巨细、持续时间、经过人体的途径等。一般只需求0.5mA的电流,就能对健康的人体产生影响,而且或许形成间接性损害。更大的电流或许会对人体形成直接损伤,如烧伤或心室的纤维性颤抖。
一般来说,在枯燥的情况下,小于40V峰值或60V直流的电压,一般可视为没有危险性的电压。可是,对运用时有必要触碰的或许是需求用手操作的暴露零件等都应该接到维护地或许是将其妥善地处理。
为了避免人体(操作人员或许修理人员)遭到电击,需求在开关电源规划中,恪守相关职业安规规划规范,如IEC60950,国标G4943等;在这些规范中,对开关电源的不同方位的做了绝缘要求,来确保操作人员的安全。
二 绝缘类别
功用绝缘(Functional Insulation):功用绝缘的意图,只在坚持产品能够正常操作,并不具有任何安全上的功用。此类绝缘一般运用于同一线路中的两导体之间,即没有安全阻隔要求的部分。例如PWB上的绿油,电解电容的塑胶外壳都是功用绝缘。
根本绝缘(Basic Insulation):根本绝缘的意图在于为防电击供给一个根本的维护,以避免触电的危险,不过此类绝缘只能确保正常状态下的安全,却无法确保有瞬变电压呈现时安全,换言之,当瞬变电压产生时,根本绝缘便会有溃散的或许。
弥补绝缘(Supplementary Insulation):在根本绝缘以外,再附加的绝缘,意图是当根本绝缘失效时,供给另一层的绝缘功用。一般来说,对弥补绝缘的要求和根本绝缘是相同的,因而两者之间的人物是能够交换的。例如一条电缆有两层的绝缘,咱们能够说内层是根本绝缘,外层是弥补绝缘,而反过来说也是能够的。
咱们有必要留心一点,那就是弥补绝缘必定是于根本绝缘存在的景象下才建立的。
两层绝缘(Double Insulation):这是指包含根本绝缘和弥补绝缘两者的绝缘。只需运用的场所正确,这种绝缘能够供给满足的安全维护,不会有触电的危险。
加强绝缘(Reinforce Insulation):其供给的绝缘程度同于两层绝缘,但和两层绝缘不同之处在于,其不易被划分为根本绝缘和弥补绝缘两部分,它或许是个一体成形的阻隔物,或是由许多阻隔物构成的绝缘。
三 电气空隙与爬电间隔
电气空隙:是指两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间测得的最短空间间隔。此间隔的量测并不约束选用何种途径。例如某产品运用绝缘材料当外壳,此外壳的开孔或缝隙处都应当成导体考虑,就如有层铝箔铺于其上,仍然须和内部的危险部件坚持必定的间隔,因为这些当地都是易于被运用者触及的当地。
爬电间隔:是指沿绝缘外表测得的两人个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短间隔。一般来说,假如不是污染等级为1,爬电间隔一般要大于电气空隙。
电气空隙与爬电间隔与作业电压、污染等级、海拔高度、绝缘材料等有关。PCB上的实践规划电气空隙与爬电间隔的要求,需求依据绝缘等级要求、作业电压、污染等级、海拔高度、绝缘材料等详细细节,按规范要求进行查表核算。
海拔高度:依据巴斯成规律,一个调和电场的溃散电压与气压和南北极间的间隔之乘积成正比的,当南北极间的间隔必守时,气压越小,溃散电压也就越低。而气压又与海拔高度成反比,因而海拔高度是影响空间间隔的重要要素之一。
一般安全规范都将产品的最高海拔高度设为2000M,超越2000M就需求考虑一个批改要素,见下表:
污染等级:若两导体间的空间有了污染物,也同样会影响绝缘程度。一般规范将污染划分为四个等级:
污染等级1: 没有污染物或只要枯燥且非导电性的污染物呈现。能够用关闭外壳,或将电路板的外表涂覆,便能契合此一程度的污染
污染等级2:是指偶有导电性污染物呈现的污染,例如水蒸气的冷凝。一般仅有非导电性污染,但有必要考虑到偶尔的因为凝露形成的时间短导电性污染。
污染等级3:有导电性污染,或因为预期的凝露使非导电性污染变为导电性的。
污染等级4:形成持久性的导电性污染,例如因为导电尘土或雨雪所形成的污染。除非有关产品规范还有规则,工业用电器一般选取用于污染等级3级的环境,家用和相似用处的电器一般选取污染等级为2级的环境。
如关于一次电路及一次电路与二次电路之间的电气空隙要求,IEC60950-2001是这样规则的。
关于二次电路之间的电气空隙,IEC60950的规则如下:
关于爬电间隔的要求,IEC60950的规则如下:
四 典范
下图是一个典型的AC-DC的开关电源要害部件结构暗示图,首要包含沟通输入部分、整流后的高压直流部分、DCDC改换部分、人体操作或许接触到的副边电路、维护地等。下面以此图为例简略介绍开关电源实践规划中,不同零部件之间电气空隙与爬电间隔的核算。
关于电路中各方位对大地,即沟通输入L\N对地,整流后高压直流对大地,原边地对大地,副边对大地等,悉数需求选用根本绝缘;关于一次DC-DC线路内部器材,因为不存在电击危险,只需求选用功用绝缘,确保电路正常作业,下降击穿、打火危险;而关于一次电路对二次电路,如图中B\C对E,有必要要选用加强绝缘,避免人员在接触到二次电路时,具有危险性的一次电路形成电击。
图中各方位的零部件的绝缘等级要求及不同方位间最大有效值、峰值电压如下表所示。
查表得,暗示图中不同方位的零部件之间电气空隙与安全间隔的最小要求如下表所示。