一、安規(guī)簡介 1. 什么是安規(guī) 安規(guī)就是安全規(guī)范,目前是指電子產品在設計中必須保持和遵守的規(guī)范。 2. 安規(guī)的特點 安規(guī)的特點是:安規(guī)強調對使用和維護人員的保護,是我們使用電子產品...
一、安規(guī)簡介
1. 什么是安規(guī)
安規(guī)就是安全規(guī)范,目前是指電子產品在設計中必須保持和遵守的規(guī)范。
2. 安規(guī)的特點
安規(guī)的特點是:安規(guī)強調對使用和維護人員的保護,是我們使用電子產品方便同時,不讓電
子產品給我們帶來危險,同時允許設備部分或全部功能喪失。設備部分或全部功能喪失,但
是不會對使用人員帶來危險,那么安全設計則是合格的——盡管設備不能使用或變成一堆廢
物。與電子產品功能設計考慮是不同的,常規(guī)電子產品設計主要考慮怎樣實現(xiàn)功能和保持功
能的完好,以及產品對環(huán)境的適應。安規(guī)是使用安全規(guī)范來考慮電子產品,使產品更加安全。
3. 安規(guī)的發(fā)展
安規(guī)是在電子產品發(fā)展初期,就被人們同時發(fā)現(xiàn)的,同時隨時間和產品更新,認識不斷加深
和變化。
4. 安全規(guī)范
安全規(guī)范,就是目前各種產品使用的安全標準,這些標準根據(jù)產品的不同特點和需要,以及
產品的安全要求制定出來的,由于對于安全要求和認識不斷變化,因此標準也是不停地更新。
二、常見的安規(guī)測試項目:
由于安規(guī)是保護使用人員,因此這個決定了安規(guī)測試與性能和設計測試有很大不同,甚至有
些測試是稀奇古怪的測試。測試使用的儀器、工具也是安規(guī)特殊需求的。但是這些測試,有
些是在我們日程生活中經常做的動作,有些是安規(guī)指標。
1. 輸入測試:
安規(guī)輸入測試目的是考察產品設計時考慮輸入是否滿足產品在正常工作時,輸入電路是否能
夠承受產品工作時需要的電流。在產品標準里面規(guī)定是:最大功耗的輸入電流不能大于產品
標稱值的 110%。這個標稱值也是告訴用戶該產品安全工作需要的最小電流,讓用戶在使用
這個設備前要準備這樣的電氣環(huán)境。
2. 安全標識的穩(wěn)定性測試:
對用戶使用安全的警告標識,必須是穩(wěn)定可靠的,不能因為使用一段時間后,變得模糊不清,
而導致用戶錯誤使用,而導致危險,或直接導致危險發(fā)生。所以需要測試這個穩(wěn)定性。在安
全標準里面規(guī)定是:用水測試 15S,然后用汽油測試 15S,標識不能模糊不清。
3. 電容放電測試:
對一個電源線可以插拔的設備,其電源線經常會被拔出插座,拔出插座的電源插頭,經常是
被人玩,或任意放置。這樣導致一個問題,被拔出的電源插頭時帶電的,而這個電隨時間而
消失,如果這個時間太長,那么將會對玩插頭的人造成電擊,對任意放置的電源插頭會損壞
其它設備或設備自己。因此各個整機安全標準對這個時間作出嚴格的規(guī)定。我們設計產品要
考慮這個時間,產品作安全認證需要測量這個時間。
4. 電路穩(wěn)定測試:1) SELV 電路
SELV 電路,就是安全地電壓電路,這個電路對使用人員就是安全的,例如手機充電器的直
流輸出端,到手機,它們是安全的,可以任意觸摸不會有危險。
注:SELV 電路在不同的標準里面有不同解釋,例如在 IEC60364 里面解釋與 IEC60950-1 是
不同的,因此關于 SELV 需要注意在哪個標準下面,其危險也是不同的。
SELV 電路需要滿足特殊的要求,才能是 SELV 電路,這些要求是,在單一故障是,仍然是
滿足 SELV 電路要求的。因此對每一個 SELV 電路都需要做單一故障下的測試,證明是 SELV
電路是穩(wěn)定的。測試時是將單一故障逐一引入,監(jiān)視 SELV 電路。
2) 限功率源電路
由于限功率源電路輸出的功率很小,在已經知道的經驗中,它們不會導致著火危險,因此在
安全標準中,對這類電路的外殼作了專門降低要求規(guī)定,它們阻燃等級是 UL94V-2。因此
有這類電路都需要測量,證明它們是限功率源電路。
3) 限流源電路
搞過電工的人知道,AC220V 電路經過一定的電阻之后,對人就沒有危險了。那么究竟是多
大的電阻,和電阻有什么樣的要求??赡艽蠹揖筒恢懒?。在安全標準里面就有這個規(guī)定,
這個規(guī)定就是限流源電路。限流源電流,要求在電路正常和單一故障下,流出的電流是在安
全限值以下的,對人不會導致危險小于 0.25mA。對于隔離一次和二次電路的電阻是要求滿
足專門標準的耐沖擊電阻。
5. 接地連續(xù)測試:
搞過電氣安裝的人知道,有些設備必須接地,否則將在其可以觸摸的表面有危險電壓。這些
危險電壓必須通過接地釋放。安規(guī)測試規(guī)定需要使用多大的電流,多久時間,測量的電阻必
須小于 0.1 歐姆,或電壓降小于 2.5V(有條件使用這個值)。
6. 潮濕測試:
潮濕測試,是模擬設備在極端環(huán)緊下,設備的安全性能。設備在制造出后,是在任何濕度下
都能安全運行的,不能因為是雨季,濕度大而告訴用戶設備不能使用。因此在設計時必須考
慮設備在可以預見的濕度下滿足安全要求,因此濕度測試是必須的。測試要求根據(jù)標準不同,
有少量的差異。
7. 扭力測試:
扭力測試是設備外部導線在使用中,經常受到外力作用彎曲變形。這個測試就是測試導線能
夠承受的彎曲次數(shù),在產品生命周期內不會因為外力作用發(fā)生斷裂,AC220V 電線外露等危
險。
8. 穩(wěn)定性測試:
設備在正常使用中,常常會有不同的外力作用,比如:比較高的設備人會靠住它,或有人在
維護時攀爬它;比較矮的設備,外形如同凳子式的,有人可能會站在上面等。由于設備受到
這些外力作用,設備在設計時沒有考慮周全會導致設備倒塌,翻轉等危險。因此設備設計完
成后需要做這些測試。檢查它們滿足安全要求。
9. 外殼受力測試:
設備在使用過程中,會受到各種外力作用,這些外力可能會使設備外殼變形,這些變形可能
導致設備內部的危險,或指標不能滿足要求。因此在設計設備時必須考慮這些影響,安全認
證時必須測試這些指標。
10. 跌落測試:
小的設備或臺式設備,在正常使用中,可能會從手中或工作臺跌落到地面。這些跌落可能會
導致設備內部安全指標不能達到要求。因此在設計設備時必須考慮這種影響,在安全認證時
需要測試這些指標。要求是設備跌落后,功能可以損失,但是不能對使用人員造成危險。
11. 應力釋放測試:
設備內部如果有危險電路等,設備在正常使用中,如果外殼發(fā)生變形,導致危險外露,這樣
是不允許的。此在設計設備時必須考慮這些影響,安全認證時必須測試這些指標。
12. 電池充放電測試:
如果設備內部有可充電電池,則需要做充放電測試,和單一故障下的充電測試和過充電測試。
這是因為設備在正常使用中,充電和放電,以及設備有故障,但是主要功能還沒有損失,使
用人員不會發(fā)現(xiàn)設備故障的,這種情況下,沖放電要求是安全的,不能因此而發(fā)生爆炸等危
險。
13. 設備升溫測試:(正常工作下內部和外部表面的溫度)
安全測試中,溫升測試最為重要,雖然測試使用設備儀器與人工氣候環(huán)境測試相同,但試考
察項目和測試器件和目的有很大區(qū)別。人工氣候環(huán)境主要考察設備的適應性和可靠性。而安
規(guī)考察的是設備是否可以安全地工作。這里舉一例來說明它們區(qū)別:安規(guī)測試主要測試安規(guī)
器件的溫度,比如絕緣材料在正常情況下工作溫度,這個溫度在最高的設備允許工作溫度下,
要小于絕緣材料的最大允許溫度。如在 25℃環(huán)境下測試絕緣材料溫度是 100℃,而絕緣材料
只能在 130℃以下安全運行,這是定義設備允許的最高工作溫度很關鍵,如果設備是 50℃的
環(huán)境溫度,那么絕緣材料換算到 50℃的環(huán)境溫度測試溫度應該是 125℃,滿足小于 130℃要
求,測試通過。如果設備時 60℃環(huán)境溫度,那么換算到 60℃的環(huán)境溫度測試溫度應該是 135
℃,大于 130℃要求,測試不通過。同樣其它的安規(guī)器件也需要測試工作溫度。以判斷是否
滿足要求。
14. 球壓測試:
作為支撐帶危險電壓的絕緣材料或塑料件,需要做球壓測試,以保證在危險電壓部件在高溫
工作時,塑料件有足夠的支撐強度。測試溫度是最高溫度加上 15℃,但是不小于 125℃。球
壓時間是在要求溫度下保持 1H。
15. 接觸電流測試:
接觸電流,就是常說的漏電流。這個電流嚴格控制,各個安規(guī)標準都有嚴格規(guī)定,因此在設
計要嚴格控制這個電流,在產品認證時要測試這個電流。
16. 耐壓測試:
耐壓測試,也有叫耐電壓測試或高壓測試。主要用于考察設備絕緣的耐受能力,設計的
絕緣是否滿足設計要求。各種不同的絕緣,其測試電壓不同。耐壓測試都是在潮濕處理
后進行測試,以便考察設備在潮濕時的耐受能力。
17. 異常測試:異常測試分為單一故障測試,和錯誤使用測試,和常見的異常使用測試。
單一故障測試,指設備在一個故障狀態(tài)下,設備要求是安全的。
錯誤使用,指設備有調節(jié)裝置,或其它裝置,在位置或狀態(tài)不對的情況下測試,要求設備是
安全的,這是允許設備功能損失。
常見異常使用測試:指設備可能由于人們喜歡美而額外加上的一些裝飾部件,而這些裝飾對
設備的散熱等是極為不利的測試。比如在電視機上蓋一個防塵罩,在使用電視機時又忘記拿
下來。手機裝在一個手機袋中等。
18. 安規(guī)設計
安規(guī)設計是在設備產品中,要滿足產品的安全要求設計。具體各個標準要求有所不同,但是
目的都是保護使用人員的安全。
三、安規(guī)測試項目簡介 耐電壓測試耐電耐壓測試或電氣強度測試為國際安規(guī)認證機構如:JSI、 CSA、 VDE、BSI、 UL、I
EC、 TUV 所要求的必測項目,產品須于出廠前做百分之百的測試,它對產品而言,為品質
的保證及電氣安全性的指針。
耐電壓測試的實質是在被測產品電氣上本不連接的兩部分間施加一段時間的同頻高壓,
以檢驗有無絕緣崩潰。
測試電壓須參照各相關的安規(guī)標準并視工作 電壓及絕緣等級而定,通常使用交流電壓,
若有電容器類零件橫跨于待測絕緣上,則建議使用直流電壓做測試,但測試電壓須為 1.414
倍的交流測試電壓。
絕緣阻抗測試絕緣阻抗測試和直流耐壓測試是非常相似的,于耐壓相同的兩點施以直流電壓,最高可達
1000 伏特,通常使用單位為 MΩ,可判定良品及不良品,一般而言, 測試電壓為 500 伏特
或 1000 伏特,絕緣阻抗不得小于 10MΩ。絕緣阻抗測試為非破壞試驗,且能偵測絕緣是否良
好,在某些規(guī)范中,是先做絕緣阻抗測試再進行耐電耐壓測試 ,而絕緣阻抗測試無法通過
時,往往耐電壓測試也無法通過。接地電阻測試接地阻抗測試為測試產品的接地點,對產品的外殼 或金屬部份,施以一個恒流(一般電流在
10-40A 之間) 電源來測試兩點間的阻抗大小,一般產品規(guī)定量測 25A,阻抗不得大于 0.1Ω
而 CSA 要求量測 40A,以此測試,可檢測出接地點螺絲未鎖緊、接地線徑太小、 接地線斷路
等問題。 泄漏電流測試泄漏電流測試意指,當設備供應電壓時,流經設備 金屬可接觸部份經人體至接地部份或可接
觸部份的電流。量測時須使用人體仿真線路 MD,并聯(lián)電壓表,其 MD 依不同的產品安規(guī)標
準有不同的人體仿真線路,而測試電壓為最不利的輸入電壓,一般訂額定電壓上限為測試電
壓。安規(guī)測試知識問答
1 何謂耐壓測試?
耐壓測試是最常見的安規(guī)測試之一,常見的 dielectric withstand、high potential、hipot
test 都是指耐壓測試。耐壓測試的主要目的測試 DUT(Device under Test)的絕緣能力。故當
設備在運作時,對測試點施以一高壓,測試是否有絕緣破壞(Breakdown)或電氣閃絡
(Flashover/ARC)發(fā)生。2 在安規(guī)中絕緣有幾種類型?
絕緣類型分為四種:基本絕緣(Basic)、輔助絕緣(Supplementary)、雙重絕緣(Double)以及加
強絕緣(Reinforced)。由於產品內部可能因灰塵過多、潮濕或是其他原因導致沿面放電,因
此也須以耐壓測試判斷產品內部電路設計是否有沿面距離或絕緣不足等問題。
3 在 AC 耐壓測試時,為何需要 real current 的判斷?
AC 輸出總電流(total current)可能因部份內部容抗而造成與真實測試電流(real current)之間
的差異。電流在輸出時,若受到較大容抗時,反應電流(reactive)會較大,而使得真實測試電
流相對變小。若無法準確測量輸出電流與加以補償,會造成測試上的盲點。4 在 DC 耐壓測試時,為何需要緩升時間?
DC 耐壓測試通常會需要加上緩升時間以及放電時間,因為大多的 DUT 具有電容性而會導
致充電電流產生。為了使充電變位電流(charge current)穩(wěn)定,需要緩升時間來緩沖,才不會
因充電電流而導致漏電流過高,進而判斷為不良品(FAIL)。
5 在做耐壓測試時,為何需要緩降時間?
耐壓測試會使 DUT 充電,因此在耐壓測試結束時須一段時間來進行放電,優(yōu)良的耐壓測試
設備會將放電時間減至最少,并且在未達放電標準前會明顯標示危險警告,以防止測試人員
不當接觸而受到電氣傷害。
6 何謂 flashover 電氣閃絡(ARC)?
安規(guī)標準中明顯指出不得有絕緣破壞(Breakdown)發(fā)生,而部份安規(guī)標準更要求不得有電氣
閃絡(Flashover/ARC 發(fā)生,但并無絕對測試標準。ARC 是屬於電氣放電的一種,當 ARC 發(fā)
生時已表示絕緣能力已不足,若多次的 ARC 發(fā)生,則會導致絕緣破壞。
7 為何需要做電壓補償?
在耐壓測試中,測試電壓的標準是判斷良品的主要因素之一。許多耐壓測試設備以變壓器將
低電壓轉換為高電壓後輸出,但儀器的內部阻抗會造成分壓,尤其在一些品質不良的耐壓測
試設備中,實際輸出電壓無法達到安規(guī)標準。為避免失誤判定為良品而造成不必要的困擾,
優(yōu)良的耐壓測試設備會以自動增益補償(Auto Gain Compensation)修正與補償電壓至所須電
壓值,并將電壓表設計於輸出端,以便正確量測輸出電壓是否不足。
8 何謂接地阻抗測試?
接地保護有二種測試方法:接地連續(xù)測試(Ground Continuity test, GC)及接地連接測試
(Ground Bond test, GB)。接地保護測試的目的在於不讓使用者在不當電流產生時,電流會流
向大地,接觸機體則不會導致電氣危害。9 何謂絕緣電阻測試?
絕緣阻抗測試和直流耐壓測試是非常相似的,於相關連的兩點施以直流電壓(50~1000V),可
判定良品及不良品。絕緣阻抗測試為非破壞試驗,且能偵測絕緣是否良好,在某些規(guī)范中,
是先做絕緣阻抗測試再進行耐壓測試,而絕緣阻抗測試無法通過時,往往耐壓測試也無法通
過。
10 何謂漏電流?
當電流經過絕緣阻抗後溢出,稱之為漏電流(Leakage current),當漏電流經由人體接觸,使
電流經過人體後流向 Earth,即造成電氣傷害。漏電流測試與耐壓測試、接地保護測試的不
同處,在於設備是在運作狀態(tài)下做測試。漏電流測試中會加上一個人體模擬阻抗電路,可模
擬在真實情況下漏電流經過人體的大小。