抗電強(qiáng)度,俗稱“絕緣耐壓”或者“打安規(guī)”“打高壓”,屬于安規(guī)實(shí)驗(yàn)中的一項(xiàng),其物理學(xué)中的定義為:工作于強(qiáng)電場中的絕緣材料所能承受的最大電場強(qiáng)度(即超過該場強(qiáng)介質(zhì)便擊穿),而工業(yè)上常用擊穿電壓來表征抗電強(qiáng)度。
信息技術(shù)類的常見安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè),即GB4943,EN60950,UL60950。
A 三大標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系
按照慣例,中國的電子設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)基本是全文翻譯IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),在信息技術(shù)類安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域也不例外,國標(biāo)4943的制定基本上是全文翻譯EN60950的標(biāo)準(zhǔn),雖然近年相繼有2007 2010版的更新,但基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并未變動(dòng),仍是以GB4943-2001版的為基礎(chǔ)。
美國的UL認(rèn)證體系與IEC是兩個(gè)完全不同的體系,但隨著IEC被越來越多的國家引用,UL也在某些方面開始向IEC標(biāo)準(zhǔn)靠攏,信息技術(shù)類的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)就是一例,UL60950與EN60950的語句如出一轍,只是區(qū)分了美洲特殊電壓規(guī)范信息。
綜上,GB和UL均是全盤引用IEC的EN60950標(biāo)準(zhǔn),為了便于理解,以下的解讀以GB4393為主,EN60950與GB完全一致,UL的只做原文引用,不再解讀。
B GB4943-2001
由于網(wǎng)絡(luò)上只能download步步高公司的抄編版,故以下解讀均以步步高公司的抄編版為基礎(chǔ)。
GB4943對抗電強(qiáng)度的描述在第83頁
1 對實(shí)驗(yàn)樣品的要求:以下為國標(biāo)原文
"
設(shè)備中使用的固體絕緣應(yīng)具有足夠的抗電強(qiáng)度.
當(dāng)按4.5.1的規(guī)定進(jìn)行發(fā)熱試驗(yàn)后,在設(shè)備仍處于充分發(fā)熱狀態(tài)時(shí),應(yīng)立即按照5.2.2的規(guī)定對設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn),以此來檢驗(yàn)其是否合格.
如果一些元器件或組件在設(shè)備外單獨(dú)進(jìn)行抗電強(qiáng)度試驗(yàn),通過進(jìn)行發(fā)熱試驗(yàn)的部件(例如:將它們放置在烘箱中),使這些元器件或組件達(dá)到一定的溫度.但是,對用作附加絕緣或加強(qiáng)絕緣的薄層絕緣材料的抗電強(qiáng)度試驗(yàn),允許在室溫下按照2.10.5.2進(jìn)行"
對樣品的一般要求,總結(jié)三點(diǎn)
1)對設(shè)備整機(jī),先按4.5.1做發(fā)熱實(shí)驗(yàn),然后對發(fā)熱狀態(tài)的時(shí)候立刻進(jìn)行抗電強(qiáng)度實(shí)驗(yàn);
2)對組件(用作加強(qiáng)絕緣的材料除外):首先在設(shè)備整機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)測量發(fā)熱試驗(yàn)后該組件的表面溫度T1,然后在對該組件做抗電強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)首先對其加熱至T1后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn);
3)對用作加強(qiáng)絕緣的材料:允許在室溫下測試抗電強(qiáng)度。
以上三點(diǎn)中,與我們密切相關(guān)的是第一點(diǎn),即整機(jī)實(shí)驗(yàn)須在發(fā)熱試驗(yàn)后立刻進(jìn)行。
2 實(shí)驗(yàn)方法和判據(jù)
實(shí)驗(yàn)方法原文
"加到被試絕緣上的試驗(yàn)電壓應(yīng)從零逐漸升高到規(guī)定的電壓值,然后在該電壓值上保持60s."
判據(jù)原文
"試驗(yàn)期間,絕緣不應(yīng)擊穿.
當(dāng)由于加上試驗(yàn)電壓而引起的電流以失控的方式迅速增大,即絕緣無限制電流時(shí),則認(rèn)為已發(fā)生絕緣擊穿.
電暈放電或單次瞬間閃絡(luò)不認(rèn)為是絕緣擊穿."
1)實(shí)驗(yàn)電壓保持時(shí)間:60S。在設(shè)備做安規(guī)報(bào)備時(shí),實(shí)驗(yàn)電壓保持時(shí)間明確為60s。但在產(chǎn)線上,結(jié)合產(chǎn)能的實(shí)際情況,一般會(huì)把保持時(shí)間設(shè)置在3S左右,但同時(shí)會(huì)把測試電壓提高。(舉例,一款2類充電器,初次級的測試電壓按照國標(biāo)規(guī)定為3000V,時(shí)間60S,但實(shí)際生產(chǎn)中往往出于產(chǎn)能的考慮對該實(shí)驗(yàn)不能做到60s,國標(biāo)中也有明確說明不用于安規(guī)報(bào)備的抗電強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)時(shí)間可以減小至1S,故生產(chǎn)上可將該試驗(yàn)時(shí)間定為5S,測試電壓提升至3800V)
2)實(shí)驗(yàn)電壓確定:前面已經(jīng)提到,GB4393的實(shí)驗(yàn)電壓是基于設(shè)備的額定電壓和絕緣等級來確定的。額定電壓很容易理解,那絕緣等級是什么,應(yīng)該如何區(qū)分呢?
在裝PCB的外殼上做接保護(hù)地處理,這樣的處理方式按照絕緣等級分類就是基本絕緣,這種僅具備基本絕緣的設(shè)備按照觸電防護(hù)類型分類就叫做1類設(shè)備,EN60950中稱作class I equipment;
在基本絕緣外又增加了一層防護(hù)且無接保護(hù)地處理,這樣在基本絕緣失效后,仍由第二層的加強(qiáng)絕緣來保障接觸人員的安全,這種處理方式按照絕緣等級分類就是加強(qiáng)絕緣,這種具備加強(qiáng)絕緣的設(shè)備按照觸電防護(hù)類型分類就叫做2類設(shè)備,EN60950中稱作class Ⅱequipment。
這里注意,不能簡單的通過看設(shè)備是2 pin還是3pin判斷設(shè)備是1類還是2類,因?yàn)橛行?span>3pin是假接地的,也有1類設(shè)備做成2類結(jié)構(gòu)的,要具體設(shè)備具體分析(國標(biāo)中還有0類,01類和3類設(shè)備,這里不做討論)。
話題再回到抗電強(qiáng)度上來,實(shí)驗(yàn)電壓可以為50Hz或者60Hz的交流,也可以是等于該交流電壓峰值的直流電壓,至于工廠選擇采用哪種方法測試由工廠自己來決定,不是我們關(guān)注的重點(diǎn)。
GB4943的測試電壓是基于設(shè)備的額定電壓和絕緣類型,在GB4393中有表格說明
從表中可以看出,對于一款中國向(即輸入電壓在交流184-354之間)5V1A充電器的初次級(初次級屬于加強(qiáng)絕緣類型),應(yīng)該打3000V的電壓60S。
表5B的第2部分是第一部分的補(bǔ)充,給出了工作電壓超過AC354V的抗電強(qiáng)度測試電壓(一次側(cè)相關(guān))和多路輸出的次級之間抗電強(qiáng)度檢測的測試電壓。
表5B 抗電強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓 第2 部分
U 峰植或直流值 |
Va 有效值 |
Vb 有效值 |
U 峰值或直流值 |
Va 有效值 |
Vb 有效值 |
U 峰值或直流植 |
Va 有效值 |
Vb 有效值 |
34 35 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 152 155 160 165 170 175 180 184 185 190 200 210 220 230 240 |
500 507 513 526 539 551 564 575 587 598 609 620 630 641 651 661 670 680 690 699 708 717 726 732 744 165 785 805 825 844 862 880 897 915 931 948 964 980 995 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1097 1111 1137 1163 1189 1214 1238 |
800 811 821 842 863 882 902 920 939 957 974 981 1008 1023 1041 1057 1073 1088 1103 1118 1133 1147 1162 1176 1190 1224 1257 1288 1319 1350 1379 1408 1436 1463 1490 1517 1542 1568 1598 1600 1617 1641 1661 1688 1711 1733 1751 1755 1777 1820 1861 1902 1942 1980 |
250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 588 600 620 640 650 660 680 700 720 740 760 780 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 |