1.0目的

1、PCB安規結構檢查用；

2、開發過程中指導PCB安規設計用；

 

2.0適用范圍

 

本規范適用于輸入電壓低于600V的信息技術類設備的PCB安規設計，對本公司信息技術類產品PCB安規設計作指導，對結構要求符合安規的產品PCB設計進行控制(不含通信網絡電壓電路即TNV電路)。

 注：對本規范未涉及到(或描述不夠清楚、存在歧義)的產品或情形，請與安規室討論決定，如客戶對產品安規提出的更高要求等。

 

3.0 定義

 

3.1  一次電路 primary circuit

 直接與AC電網電源連接的電路。例如：與AC電網電源連接的裝置，變壓器、電動機、其它負載裝置初級繞組，以及與電網連接的各種裝置。

3.2  二次電路 secondary circuit

不與一次電路直接連接，而是由變壓器、變換器或等效的隔離裝置供電或只用電池供電的一種電路。

3.3 危險電壓  hazardous voltage

存在于既不符合限流電路全部要求也不符合TNV電路全部要求的電路中，其交流峰值超過42.4V或直流值超過60V的電壓。

注：不論電壓高低，一次電路都是危險電壓電路。

3.4 特低電壓電路  extra -low voltage (ELV)circuit

在正常工作條件下，在電路的任意兩個導體之間或任一導體與地之間電壓的交流峰值不超過42.4V或直流值不超過60V的二次電路；至少使用基本絕緣與危險電壓隔離，但它既不符合SELV電路的全部要求，也不符合限流電路(見3.18)的全部要求。

 

3.5   安全特低電壓電路  safety extra-low voltage (SELV)circuit

作了適當的設計和保護的二次電路，使得在正常條件下和單一故障條件下，任意兩個可觸及的導體之間的電壓值均不會超過安全值。

 

 

3.6  功能絕緣 functional insulation

僅為設備正常工作所需的絕緣。

注：所定義的功能絕緣并不起防電擊的作用。但是，它可以用來減小引燃和著火的危險的可能性。

3.7  基本絕緣 basic insulation

對防電擊提供基本保護的絕緣。

3.8  附加絕緣 supplementary insulation

除基本絕緣以外施加的獨立的絕緣，用以在基本絕緣一旦失效時仍能防止電擊。

3.9  雙重絕緣 double insulation

由基本絕緣加上附加絕緣組合構成的絕緣。

3.10  加強絕緣 reinforced insulation

一種單一的絕緣結構，在本標準規定的條件下，其所提供的防電擊的保護相當于雙重絕緣。

3.11  電氣間隙 clearance

在兩個導電零部件之間或導電零部件與設備界面之間測得的最短空間距離。

3.12  爬電距離 creepage distance

沿絕緣表面測得的兩個導電零部件之間或導電零部件與設備界面之間的最短距離。

3.13  絕緣穿透距離 distances through insulation

在兩個導電零部件之間或導電零部件與設備界面之間的絕緣材料的最小厚度

3.14  保護接地導體  protective earthing conductor

用來把設備的電源保護接地端子，同建筑物安裝接地點連接起來的建筑物安裝布線或電源中的導線。

3.15  保護連接導體  protective bonding conductor

用來把電源的保護接地端子同設備中為安全目的而需要接地的部分連接起來的設備中的導線或設備中的一個導電零部件的組合。

 

3.16  污染等級 pollution degree

        

污染等級 1	污染等級  2	污染等級 3
密封環境或類似	辦公環境或類似	工廠環境或類似

 

3.17  材料組別 material group

Ⅰ組材料	Ⅱ組材料	Ⅲa組材料	Ⅲb組材料
CTI≥600	600＞CTI≥400	400＞CTI≥175	175＞CTI≥100

       注：CTI是材料相比漏電起痕指數，一般由材料生產商提供，不能確知時按Ⅲb考慮。

 

3.18  安裝類別(過電壓等級) installation category

根據設備在電力系統中的分布位置（即過電壓條件）劃分的，分為以下四類：

安裝類別Ⅳ：初級電源水平級。如：架空線、電纜系統、配電母線、戶外電力線上的                           電動機等；

安裝類別Ⅲ：配電及控制水平級。如：直接接到配電干線、裝入配電箱中的電器；

安裝類別Ⅱ：負載水平級。如：控制、啟動、切斷電動機用電器，螺線管電磁閥，耗能電器（電燈、電熱器、家用電器、便攜式設備）；

安裝類別Ⅰ：信號水平級。如：安裝在電力系統末端的特殊設備類別，低壓電子邏輯系統、電信、遙控、小功率信號電路中的設備。

 

4.0引用/參考標準或資料

UL1950，GB4943，EN60950

 

5.0 規范內容

5.1 確認本規范是否適用該產品

見2.0適用范圍。

5.2 選擇PCB材料

1、PCB板材料一般應選用FR-4，阻燃等級為94V－0，溫度等級為130℃，廠家盡可能少，并與現有產品一致。

5.3 分析電路特性，確定PCB隔離

1、判定PCB中哪些是與最終可觸及件有電氣聯系；

2、確定產品輸入，輸出，接地，及用戶可觸及端口；

3、如果輸入輸出是要求隔離的，則需分析電路圖，找出跨接輸入輸出的器件，如變壓器，光耦，電容器，并繪制草圖，確定隔離帶。

4、如果是帶有隔離輔助電源的，也要找出跨接輸入輸出的器件，繪制草圖，并標注和主電路的連接關系，確定隔離帶；

 

5.4  分析電路類型，確定絕緣類型

1、針對用戶可觸及電路的特點，確定可行的保護方法；對于需要采取雙重保護的電路可以采用：基本絕緣＋保護接地，雙重絕緣，加強絕緣等三種方式構成。

2、根據絕緣跨接的電路類型，查表2確定絕緣類型；

 

5.5  估計工作電壓，確定絕緣距離(估計只作設計參考，判定合格需經測試確定)

1、根據電路特性，估計絕緣跨接的兩電路之間的最大可能工作電壓(有效值和峰值)，

推薦工作電壓有效值保守估計方法為:

       通常無PFC等升壓電路的一次、二次電路之間按輸入最大電壓估計，隔離變壓器原副邊電壓按原邊電壓最大值加上副邊最大值估計

對有PFC或類似升壓電路的一次、二次電路之間，PFC前端按無PFC一樣估計，PFC后端按PFC輸出電壓估計，PFC后端隔離變壓器原副邊電壓按原邊電壓最大值加上副邊最大值估計。

2、根據產品應用條件，對照污染等級、安裝類別定義，確定絕緣距離應查的表格(參考表1)，再根據絕緣類型和估計的工作電壓，查對應的表格，判定絕緣距離：本規范以信息技術類設備為例

根據應用條件參考表 1 ，對照污染等級、安裝類別定義知，信息技術類設備一般屬污染等級為2，安裝類別為Ⅱ，查表如下：

跨接一次、二次電路之間的絕緣查表3得到最小電氣間隙，對于有重復峰值大于電網電壓峰值的，如直流變換器，先按絕緣工作電壓有效值查表3，再加上按重復峰值查表4的附加氣隙，得到最小電氣間隙；

跨接二次電路之間的絕緣查表5得到最小電氣間隙；

最小爬電距離查表6，得到的值與電氣間隙相比，取較大者為最小爬電距離值。

3、多層PCB板同一層面上的絕緣距離確定方法與上述方法相同，PCB層間厚度也與絕緣等級密切相關，工作絕緣、基本絕緣沒有厚度要求(只有耐壓要求)；附加絕緣、加強絕緣要求厚度至少為0.4mm，同時滿足耐壓要求。

4、推薦按照下列步驟進行：

       Step1：確定過電壓等級，本規范不包括過電壓等級3。

       Step2：估算工作電壓的峰值，重復峰值

       Step3：查表3，4，5確定電氣間隙；并且根據絕緣類型確定最終距離：     

       Step4：估算工作電壓的有效值；

       Step5：估計污染等級和材料的CTI值；

       Step6：查表6確定爬電距離，根據絕緣類型確定最終爬電距離：    

       Step7：如果爬電距離小于電氣間隙，則選取電氣間隙的數值為爬電距離；

5、一般額定輸入電壓為220V設備，則一次電路與SELV之間應大于5mm；SELV對保護地應大于2mm；輸入對保護地應大于3.2mm，考慮到防雷推薦為4mm；

 

5.6滿足絕緣距離的判定

絕緣距離是否符合要求，對于不同的絕緣類型判定方法不同。

5.6.1 工作絕緣的判定

工作絕緣是保證設備正常工作的絕緣，一般不涉及產品的安全性能，因而要求相對寬松，滿足下列條件之一，即符合要求：

1、電氣間隙和爬電距離符合本規范的要求；

2、短路該絕緣跨接的兩電路部分，沒有著火、電擊等危險情況；

3、能承受相應的抗電強度；

5.6.2 基本絕緣、附加絕緣、加強絕緣的判定

基本絕緣、附加絕緣、加強絕緣是保證設備的安全性能的絕緣，要求嚴格，必須滿足距離要求，并且滿足耐壓要求(詳見GB4943表18)

 

5.7 PCB標識與注意事項

1、保險絲附近是否有6項完整的標識，包括保險絲序號，熔斷特性，額定電流值，防爆特性，額定電壓值，英文警告標識，如F101 F3.15AH,250Vac,“CAUTION: For Continued Protection Against Risk ofFire, Replace Only With Same Type and Rating of Fuse”

2、交流輸入標識L、N以及保護接地標識

3、接線端標識應是唯一的，且不易引起混淆、誤解。

4、同一設備不同單板之間元器件參考位最好是唯一的，且單板應有可區分的名稱標識；單板應預留適當的空位，以便貼上條碼(或等效識別標識)，不跨接除工作絕緣以外的絕緣，不遮擋其他絲印或標識，也不被遮擋、破壞。

5、PCB板設計時應充分考慮安裝應用條件，留出足夠的板邊距，以滿足安裝后與外殼或其他元器件電氣間隙和爬電距離要求，并防止標識被遮擋、破壞。

6、外形對稱元器件PCB設計時應考慮防呆，如IC的第一腳位為方孔，變壓器原副邊腳位不對稱，貼片IC的第一腳加一圓點(或等效標識),單板不對稱安裝或虛開一防呆孔。

7、PCB絲印應包含其版本信息，PCB設計更改，版本應作相應的更改。

8、隔離帶用白色絲印作為劃分標識；

9、電擊危險的標識見ISO 3864，編號5036；

 

5.8  PCB設計更改控制

1、PCB更換新廠家或新材料，必須提供材料及其阻燃等級UL認證證書給安規室備案；

2、對實行安規控制的量產產品，含正在做和已做完安規認證產品的PCB設計更改(含更換新廠家或新材料)，應有詳細記錄，詳細記錄應包含更改原因、更改詳細描述、更改設計人、日期、版本等，并報安規室認可備案，未經安規室認可，不得在量產產品上使用認證標記;

3、CAD室負責PCB設計時執行本規范，工藝負責審核PCB安規設計是否符合本規范，保證本規范范圍內產品PCB安規設計符合本規范；安規室負責整機產品的安規審查，并監督本規范執行情況；

4、對量產產品PCB設計更改，工藝審核符合本規范后，工藝部門知會安規室，安規室負責報認證公司認可，認證公司認可后量產產品才能使用認證標識。