開(kāi)關(guān)電源申請(qǐng)歐規(guī)的結(jié)構(gòu)檢查和測(cè)試要點(diǎn)

1、開(kāi)關(guān)電源申請(qǐng)歐規(guī)的結(jié)構(gòu)檢查 和測(cè)試要點(diǎn)作者:日期:開(kāi)關(guān)電源申請(qǐng)歐規(guī)的結(jié)構(gòu)檢查和測(cè)試要點(diǎn)I $ I 創(chuàng)21 創(chuàng) 1開(kāi)關(guān)電源是一種體積小、重量輕的高效節(jié)能電源。近年來(lái)被廣泛地應(yīng)用到計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、控制設(shè)備及家用電器等設(shè)備中。作為一名合格的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，除 了應(yīng)該盡可能地考慮如何滿(mǎn)足產(chǎn)品的性能要求外，還必須熟悉開(kāi)關(guān)電源的安規(guī)要求，否則就可 能顧此失彼、事倍功半，造成開(kāi)發(fā)進(jìn)度的拖延和商機(jī)的流失。如今在越來(lái)越多的國(guó)家，電器產(chǎn) 品取得相應(yīng)的安規(guī)證書(shū)已經(jīng)成為了市場(chǎng)的一種準(zhǔn)入條件，如中國(guó)的CCC，歐盟的CE及美國(guó)的UL等等。本文主要以申請(qǐng)德國(guó)GS認(rèn)證并用于IT設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源（所適用的

2、安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)為EN60950:2000 ）為例，從結(jié)構(gòu)檢查和測(cè)試兩個(gè)方面闡述開(kāi)關(guān)電源的安規(guī)要求。一.結(jié)構(gòu)檢查生產(chǎn)廠家把樣品送到認(rèn)證公司之后，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的認(rèn)證工程師首先會(huì)詳細(xì)檢查樣品的結(jié) 構(gòu)，找岀樣品結(jié)構(gòu)中所有不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的地方，以便通知廠家及時(shí)更改，在對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試 之前先解決所有結(jié)構(gòu)方面存在的問(wèn)題，避免在測(cè)試過(guò)程中或測(cè)試完成后才發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，影響 測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和認(rèn)證的進(jìn)度。那么，對(duì)于一個(gè)申請(qǐng)德國(guó)GS認(rèn)證并用于IT設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題有哪些呢？首先要檢查的是樣品的外觀。其中最顯眼的莫過(guò)于產(chǎn)品的標(biāo)簽了，根據(jù)EN 60950: 2000的要求，標(biāo)簽必須清楚地標(biāo)識(shí)產(chǎn)品使用時(shí)的額定

3、電壓或額定電壓范圍、額定電流、頻率、生產(chǎn) 廠家的名稱(chēng)或商標(biāo)、產(chǎn)品型號(hào)等，如果產(chǎn)品屬于二類(lèi)結(jié)構(gòu)，還必須標(biāo)識(shí)“符號(hào)。生產(chǎn)廠家最容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤是產(chǎn)品標(biāo)簽上只標(biāo)有產(chǎn)品的額定輸入功率而沒(méi)有額定輸入電流。其次，如果產(chǎn)品的外殼上有散熱孔的話還必須檢查散熱孔的尺寸和具體的結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)電源最常見(jiàn)的散熱孔是長(zhǎng)條形的，對(duì)于這種散熱孔來(lái)說(shuō)如果其寬度不大于1毫米，則長(zhǎng)度可以不加以考慮；在任何方向上都不大于 5毫米的孔也是合格的，如圓形孔或方形孔，對(duì)于圓形孔來(lái)說(shuō)， 其直徑不能大于5毫米；而對(duì)于方形孔來(lái)說(shuō)，其對(duì)角線不能大于5毫米。另外還必須考慮異物是否能夠直接進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部，結(jié)構(gòu)上不能防止異物從散熱孔垂直進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部

4、的產(chǎn)品 同樣被認(rèn)為是不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。最后檢查的是開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。主要包括PCB上初次級(jí)電路之間、初次級(jí)的元器件之間、高頻開(kāi)關(guān)變壓器的初次級(jí)線圈之間以及初級(jí)電路和元件到外殼可接觸表面之間的爬電距離和電氣間隙是否滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣的要求。爬電距離和電氣間隙的具體數(shù)值是由絕緣的類(lèi)型即功能絕緣、基本絕緣、附加絕緣、加強(qiáng)絕緣和絕緣之間的工作電壓共同來(lái)決定的，可以查閱標(biāo)準(zhǔn)中的表 2H，2J，2L。對(duì)于一個(gè)最高輸入電壓為交流240V的開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，基本和附加絕緣的爬電距離和電氣間隙一般分別為 2.5毫米和2毫米，而對(duì)于加強(qiáng)絕緣來(lái)說(shuō)這兩個(gè)數(shù)值則一般為5毫米和4毫米。PCB上初次級(jí)電路之間的隔離由于比較直觀，大

5、多數(shù)廠家在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)都考慮到了，出現(xiàn)的問(wèn)題比較少。初次級(jí)元件之間在隔離時(shí)經(jīng)常碰到的問(wèn)題有：1 ）高頻變壓器的鐵芯和初次級(jí)元件之間沒(méi)有足夠的電氣間隙，造成初次級(jí)元件之間總的電氣間隙不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求；2）忽略了初級(jí)開(kāi)關(guān)管的散熱器或次級(jí)整流二極管的散熱器分別到次級(jí)元件或初級(jí)元件之間的隔離； 開(kāi)關(guān)電源由于在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到總的散熱面積或EMC的需要，開(kāi)關(guān)管的散熱器經(jīng)常延伸到次級(jí)側(cè)，或是次級(jí)整流二極管的散熱器延伸到初級(jí)側(cè)，生產(chǎn)廠家往往會(huì)在散熱器上纏上絕緣膠帶或 在元器件和散熱器之間用麥拉片（Mylar ）加以隔離，但是在工藝上卻沒(méi)有控制散熱器外面所纏膠帶的層數(shù)或麥拉片的厚度，有的只用一層絕緣膠帶或不夠0

6、.4毫米厚的麥拉片，有的甚至完全沒(méi)有隔離，而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，至少必須使用兩層膠帶或0.4毫米厚的麥拉片，而且還必須經(jīng)受耐電強(qiáng)度的測(cè)試；3）高頻開(kāi)關(guān)變壓器作為開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)檢查的重要一環(huán)，也經(jīng)常岀現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，如線圈在繞制時(shí)在骨架兩端沒(méi)有使用magin tape,初次級(jí)線圈引岀線沒(méi)有使用鐵氟龍?zhí)坠?，絕緣骨架本身存在結(jié)構(gòu)問(wèn)題以及使用三層絕緣線時(shí)引岀線彎折處沒(méi)有用套管加以保護(hù) 等。除此之外，在認(rèn)證過(guò)程中我們還發(fā)現(xiàn)了一些其它常見(jiàn)的問(wèn)題，如：PCB上保險(xiǎn)絲兩個(gè)引腳的焊點(diǎn)之間、保險(xiǎn)絲之前的L,N線之間的爬電距離或電氣間隙沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，初級(jí)輸入線和次級(jí)輸岀線沒(méi)有雙重固定，僅僅存在基本絕緣的次級(jí)輸岀線在開(kāi)

7、關(guān)電源內(nèi)部的那一部分線太 長(zhǎng)從而接觸到初級(jí)元件等。二、測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)檢查和修改完全合格后，接下來(lái)的事情就是安排樣品的測(cè)試了。EN60950:2000 中的主要測(cè)試項(xiàng)目有：輸入電流，SELV （ Safety Extra Low Voltage:安全特低電壓）測(cè)試，LCC（Limited Current Circuit:限流電路）測(cè)試，LPS（Limited Power Supply:限流電源）測(cè)試，正常溫升，接觸電流，耐壓強(qiáng)度和故障測(cè)試。下面對(duì)這些測(cè)試一一加以闡述。1）輸入電流測(cè)量是測(cè)量樣品在額定電壓和頻率下接上額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)輸入電流。所測(cè)得的 實(shí)際工作電流與標(biāo)簽上所標(biāo)識(shí)的額定電流進(jìn)行

8、比較，標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)品的實(shí)際工作電流不能超岀額定電流的10 %。例如，對(duì)于輸入?yún)?shù)為100 240V，50/60Hz, 1A, 輸岀參數(shù)為 12Vdc, 4A的開(kāi)關(guān)電源，測(cè)試時(shí)分別在100V,50/60HZ 和240V,50/60HZ 四種輸入條件下，調(diào)節(jié)樣品的輸 岀至4A,測(cè)得四個(gè)不同的輸入電流值 ，這四個(gè)數(shù)值都不能超過(guò)1.1A,否則該測(cè)試項(xiàng)目就不合格。2） 安全特低電壓（SELV）測(cè)量：對(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，做該試驗(yàn)時(shí)我們主要是測(cè)試開(kāi)關(guān)電源可觸 及的輸岀端子兩端的電壓在試品正常工作及單一故障情況下的電壓值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，該電壓值不能超過(guò)42.4V的交流峰值或 60V的直流值。如果所持續(xù)的時(shí)間不超過(guò)

9、0.2秒，則該限值可以適當(dāng)放寬至71V交流峰值或120V直流值。3）LCC （ Limited Current Circuit:限流電路）測(cè)試：測(cè)試時(shí)在開(kāi)關(guān)電源的次級(jí)功能地和大地之間接上一個(gè)2KQ的無(wú)感電阻，如果初次級(jí)之間橋接了兩個(gè)丫2的電容，則短路其中一個(gè)電容。測(cè)試時(shí)必須綜合考慮在空載和負(fù)載兩種情況下所測(cè)得的通過(guò)2KQ無(wú)感電阻的最大電流值，由于該電流中既有高頻成分如開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率又有低頻成分如輸入電源的頻率，而標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同的頻率下的電流的限值存在差異，如在輸入電源頻率下的流經(jīng)2KQ的無(wú)感電阻的電流限值為0.7mA峰值，而對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率為60KHZ下電流的高頻成分的限值為42mA（60x0.7

10、mA），所以在測(cè)量時(shí)可以分別測(cè)試這兩個(gè)頻率下流經(jīng)2KQ無(wú)感電阻的電流值，與標(biāo)準(zhǔn)的限值進(jìn)行比較。4） LPS（Limited Power Supply:限流電源）：測(cè)試時(shí)分別考慮正常和故障兩種狀態(tài)，正常狀態(tài)時(shí)直接調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源所接負(fù)載，測(cè)得開(kāi)關(guān)電源最大的輸岀電流和最大輸岀功率；故障時(shí)則使電 壓反饋或過(guò)電流保護(hù)回路失效，同樣測(cè)量此時(shí)開(kāi)關(guān)電源最大的輸岀電流和最大輸岀功率，和標(biāo) 準(zhǔn)的限值進(jìn)行比較。該測(cè)試不是強(qiáng)制必須通過(guò)的，生產(chǎn)廠家可以選擇不做，但是如果樣品通過(guò) 了該測(cè)試，則可以在標(biāo)簽上標(biāo)注LPS字樣，表明該產(chǎn)品是限流電源，那么該開(kāi)關(guān)電源如果用作其它產(chǎn)品如顯示器的電源時(shí)，顯示器內(nèi)的連接器以及安裝在防火等級(jí)

11、為V-1級(jí)的PCB上的元器件可以不需要防火外殼。5）正常溫升：該測(cè)試的主要目的是檢驗(yàn)生產(chǎn)廠家所選用的安規(guī)材料在正常工作條件下的溫升 值是否超岀了該材料本身的最高允許溫升限值，以及試品是否會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而危及到使用者或環(huán)境的安全。對(duì)于使用時(shí)直接連接到交流電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)電源，測(cè)試電壓分別為0.9倍和1.06倍的額定電壓，但是如果試品的額定輸入電壓為交流230V，那么這時(shí)的測(cè)試電壓則分別為 0.9倍和1.1倍的額定輸入電壓。例如，一個(gè)開(kāi)關(guān)電源的額定輸入為100 240V，測(cè)試電壓為90V及254V ;但是如果一個(gè)開(kāi)關(guān)電源的額定輸入為230V時(shí)，測(cè)試電壓則為 203V和253V。6）絕緣強(qiáng)度：主要用于檢驗(yàn)試品

12、中的絕緣可以耐受電壓的程度。測(cè)試在正常溫升達(dá)到穩(wěn)態(tài)后 立刻進(jìn)行。測(cè)試電壓的數(shù)值由絕緣的類(lèi)型及所要測(cè)試的絕緣兩端的工作電壓兩個(gè)因素來(lái)決定。如一個(gè)二類(lèi)結(jié)構(gòu)、輸入電壓為100 240V的開(kāi)關(guān)電源，其初級(jí)側(cè)危險(xiǎn)帶電元件到塑膠外殼可觸及表面之間的絕緣就屬于加強(qiáng)絕緣，工作電壓為354V峰值，在做該測(cè)試時(shí)絕緣兩端所施加的電壓值為4240V峰值，持續(xù)時(shí)間為 1分鐘。所施加電壓的具體值可以查閱EN 60950:2000的表5B。7）故障測(cè)試：與正常工作條件不同，故障測(cè)試主要是測(cè)試被試品在模擬單一故障的情況下對(duì) 于使用者和使用環(huán)境而言是否仍然是安全的。對(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，這里的單一故障包括非認(rèn)證 電阻、非認(rèn)證電容、二極管以及其它非認(rèn)證元件的短路或開(kāi)路，以及輸岀側(cè)的短路或過(guò)載，這 些故障條件不是同時(shí)進(jìn)行的，而是逐