不懂安规规范怎么做PCB设计？

什么是安规？

安规——最佳的英文阐明应该是Production Compliance。
是指产品从设计到发卖到终端用户，贯穿产品利用的全体寿命周期，相对付发卖地的法律、法规及标准产品安全符合性。
这种产品安全符合性不仅仅包含了普通意义上的产品安全，同时还包括产品的电磁兼容与辐射、节能环保、食品卫生等等方面的哀求。
她应该不仅仅是一种哀求、一本标准、一张证书、一份测试报告所能取代或能解释的，更该当是贯穿了产品生命周期的一种产品安全任务和活动。

纯挚地把安规理解为认证应该是片面的。
认证只是评估产品符合性的一种手段或过程，但是它不是必需的手段或过程。
这种符合性应该在产品设计之初予以考察，经由但不一定经由第三方通过测试，稽核产品对干系法律、法规及标准的符合性，对可预见或不可预见的风险进行评估，确保利用者在利用过程中尽可能地避免涌现预见或不可预见的人身侵害或财产丢失。

安规通过仿照终端客户可能的利用方法，经由一系列的测试，考察产品在正常或非正常利用的情形下可能涌现的电击、失火、机器侵害、热侵害、化学侵害、辐射侵害、食品卫生等等危害，在产品出厂前通过相应的设计，予以预防。

此安规规范适用于输入电压低于600V的弱点类设备的PCB安规设计。

一 安规根本知识

UL与 VDE的安全标准有实质上的差异,UL规格比较集中在防止失落火的危险,而 VDE规格则比较关于操作职员的安全,对付电源供给器而言,VDE乃是最严厉的电气安全标准.

下面的安全件均须要有VDE and UL证书（如果到加拿大的机型还外加CUL证书）：

1． 变压器（骨架、绝缘胶带、聚酯绝缘胶带）

2． 滤波器（骨架、绝缘胶带、聚酯绝缘胶带）

3． 光耦

4． Y电容

5． X电容

6． PCB材质（并包括制板黄卡）

7． 可燃性塑胶材质（包括前面板、电源板支撑胶柱、电源板绝缘PVC、保险管座、电源线插座VH-3等）

8． 保险管

9． 热缩套管

10．大容量的电解电容.

11．各种线材

•空间间隔(clearance) / 电气间隙：

在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间间隔。

•沿面间隔(Creepage ) / 爬电间隔：

沿绝缘表面测得的两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路径。

•防护界面（boundingsurface）：

电气防护外壳的外表面，对付可触及绝缘材料可以认为是在材料表面上压贴了金属箔那样的表面。

•抗电强度：

又叫电介质强度测试, 英文为hipot test, 大概是最多人知道的和常常实行的生产线安全测试。
实际上，表明它的主要性是每个标准的一部分。
hipot 测试是确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非毁坏性的测试。
这是适用于所有设备为担保绝缘材料是足够的的一个高压测试。
进行hipot 测试的其它缘故原由是, 它可以查出可能的瑕疵譬如在制造过程期间造成的泄电间隔和电气间隙不足。

测试方法便是在互换输入线之间或互换输入与机壳之间将零电压增加到3000V互换或4200V直流时，不击穿或拉电弧就合格。

•温度：

安全标准对电子电器的求很严，并哀求材料有阻燃性，开关电源的内部温升不应超过65℃，比如环境温度是25℃，电源元器件的温度应小于90℃。
但一样平常来说，不管是UL或CE认证的测试中，都是按照元器件（特殊是安全器件）的安全证书所标识的耐温限值为标准。
安规测试中表示温度单位为K（热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停滞时的温度为绝对零度，记符号为K。
），它是减去室温的才得出的结果。

•接地测试：

亦称接地连续性测试, 接地测试必须对所有一类产品（Class I）进行。
测试的目的是担保产品上的所有在单一绝缘失落效的环境下会变成带电体，并且可以被利用者打仗到的导电性部件被可靠连接到电源输入的接地点。
换句话说, 一个接地测试利用大电流的低电压源加到接地回路来核实接地路径的完全性。

通过丈量连接在保护接地连接端子或接地触点和零件之间的阻抗来判断是否符合标准哀求, 阻抗不超出产品安全标准确定的某个值则认为是符合哀求的。
一定要记住, 从构造和设计不雅观点来看, 用做保护接地的导体不应该包含任何的开关或保险丝。

•泄电流丈量(leakage current measurement)

UL与 CSA标准规格中须要所有露出的固定金属组件必须予以接到大地端,而且经由连接至地真个 1500电阻器来丈量泄电流; VDE标准规格则规定在 1.06倍额定电压下, 由 1500电阻器与 150nF电容器并联来丈量泄电流.

通过隔离变压器在电源的火线或零线与易触及的金属之间串接电流表，开关电源的泄电流在260V互换输入下不应超过3.5mA。

•绝缘电阻( insulation resistance)

在 VDE标准规格中,输入端与 SELV输出电路之间须要有 7.0M的最小电阻值，而输入端与较随意马虎受变动的金属组件之间,则须要有 2.0M的最小电阻值,而其外施电压则为 1分钟 500Vac.

SELV：安全特低电压电路(safety extra-low voltage circuit)其定义为具有适当保护设计之次级电路,即在任意两个可能碰触组件之间或人体可能碰触到任意组件和产品的接地保护端子之间电压不会超过 42.4Vacpeak或 60Vdc的次级电路;

ELV：特低电压电路(extra-low voltage circuit)其定义为在导体与导体之间或导体对地之间的互换电压峰值不超过 42.4Vac或直流电压不超过 60Vdc的次级电路;

危险电压(hazardous voltage):互换峰值超过 42.4Vac或直流超过 60Vdc的电压.

对付PCB

1、正常状态下，若某点可得功率超过15W或事情电压超过50V，则阻燃等级需V-1以上；若某点在事情电压超过400V的情形下可得功率超过15W，则阻燃等级需V-0，且厂家须要有射出过程的认证（UL6500标准）；

正常状态下，若某点在事情电压超过50V,小于即是400V时，可得功率超过15W，则阻燃等级需V-1以上；若某点在事情电压超过400V的情形下可得功率超过15W，则阻燃等级需V-0（EN60065标准）。

2、保险丝额定值需标注在保险丝座阁下，格式例如"T315mA L125V"

3、板子上的变压器和滤波器，应贴有标注厂家名称（或牌号）和型号的标签

4、电路图中安全器件阁下要加上标志

5、对付class I产品，初次级间用一个Y2电容即可；对付class II产品，要用两个Y2电容串连或一个Y1电容

6、a．初次级间绝缘要为加强绝缘，与周围外壳间间隔亦要达到加强绝缘的哀求；L,N之间，保险丝两脚位间要有基本绝缘。
详细数值需根据事情电压来定.（UL6500标准）；

对付EN60065标准，大体与UL6500标准一样，不过由于电压一样平常为230V旁边，因此对付加强绝缘一样平常哀求为6mm的间隔，对付基本绝缘一样平常为3mm。
详细数值仍旧要根据事情电压来确定（EN60065标准）。

电源板上初次级间的间隔在设计时需考虑到最少要有6mm的安全间隔

b．对低压区的所有线材加以固定，以担保其间隔高压电路（包括元件及布线）的爬电间隔及电气空隙必须担保大于6mm , 例如：我司机型中给解码板供电的排线就属于基本绝缘线体，因此其与电源板上的低级区域的安全间隔必须担保在外加2N的力施加在此排线上时，能有最少6mm的间隔。
同样，在属于低压区域的所有器件在施加2N的外力时能使其与高压区域的安全间隔在最少6mm。

c．对付须要绝缘垫片（PVC）的机型，其绝缘垫片的位置须担保高压区电路（包括元件、布线及电源线尾部基本绝缘段）至上盖（或底板）的电气间隙大于6mm，例如：在给机壳上盖施加20N的力的情形下，插在电源板上的电源线（及开关电源线）尾端袒露的基本绝缘线体到机壳上盖的最短间隔不能小于6mm，如果此最短间隔可能会小于6mm，则需加绝缘垫片PVC，并在加贴绝缘垫片PVC的情形下，必须担保此袒露的基本绝缘线体间隔到最近的机壳上盖导体（即PVC的边缘）不能小于6mm；

7、保险丝若为listed的，则可随意报备；若为recognized的，则报备前需做测试

8、UL与 CSA规格也供应可燃性标准,也便是所有 PC板必被 UL认可为 94V-2或是更好的材料,而 VDE规格亦接管这些标准，可燃材料包括面壳，电源板等板卡支撑胶柱，各种固定胶带等。

附注：防火等级利害

发泡塑料材料类：HF-1等级较 HF-2优,HF-2等级较 HBF优;

一样平常材料：5V优于 V-0,V-0优于 V-1,V-1优于 V-2,V-2优于 HB。

对付外壳

主体部分阻燃等级需为V-0,且厂家需有射出过程的认证（UL6500）；

外壳阻燃等级的哀求一样平常要根据动怒源对外壳间隔的多少来确定（EN60065）。

外壳的开孔在设计时应担保时悬挂的外来物在进入透风孔或其他孔洞时不会变成危险带电体，个中EN60065标准中哀求用一个直径为4mm、长度为100mm的金属试验针插到孔内来考验是否合格，个中以试验针一端悬空自由地插入，插入深度不超过其长度。

对付变压器

在 VDE标准规格中,对付变压器的设计，制造与利用都有较严格的规定,以知足大多数其它国家的安全需求，在 UL标准规格中，哀求用在变压器构造中的所有材料，必须有 94V-2或是更好的额定值.

(1) 变压器的绝缘( transformer insulation)

变压器的绕组依照需求,必须以绝缘做物理上的分隔,在绕组线上的亮漆,瓷漆或洋漆涂料,以及其它的金属组件,石绵与接管水分的材料,在此需求的目的之内则不考虑绝缘.

(2) 变压器的电介质强度(transformer dielectric strength)

当利用复合层的绝缘厚度时,任何两层之间必须能够承受电介质强度,测试时绝缘层打仗在一起且测试电位加于外部表面.

(3) 变压器的绝缘电阻(transformer insulation resistance)

绝缘用于变压器的构造中必须在绕组之间,以及在绕组与铁心和框架金属板之间,必须有 10M的最小电阻值,并在 1分钟内供应 500Vac电压.

(4) 在设计变压器时，请担保变压器的次级绕组与低级管脚、低级绕组与次级管脚的爬电间隔须有6mm的安全间隔（可以通过增加白色的绝缘胶带Margintape宽度或全部管脚加上套管Tube来实现），并同一极性的绕组间应有两层绝缘胶带Tape。

变压器的标签上须要标上牌号（trade mark）或生产商的厂名（manufacturer name）。

对付绝缘材料

要担保开关的防触电保护，就必须有可靠的绝缘构造，而绝缘材料的安全性又是担保绝缘构造可靠性的根本，因此，绝缘材料的选用应考虑：

1、支承、覆盖或包裹带电部分的部件，不得由于受热而危及其安全性，必须选用有足够耐热能力的材料；

2、a．对双重绝缘，其基本绝缘或附加绝缘的厚度应至少为0.4mm。

b．当加强绝缘不承受在正常事情条件和故障条件的温度下可能会导致绝缘材料变形或劣变的任何机器应力时，则该加强绝缘的最小厚度应为0.4mm。

c．电线或电缆中的危险带电导体与可触及零部件之间，或者危险带电零部件与电线或电缆中和可触及导电零部件连接的导体之间的内部导线绝缘，如果是由聚氯乙烯材料制成，则厚度至少应为0.4mm。

d．在DVD中，下列零部件之间应具有双重绝缘：

—— 可触及零部件与电线或电缆中和电网电源导电连接的电线或电缆的导体之间；

—— 电线或电缆中和可触及导电零部件连接的导体和与电网电源导电连接的零部件之间。

二：安规设计干系观点定义

•1、一次电路 primary circuit

直接与AC电网电源连接的电路。
例如：与AC电网电源连接的装置，变压器、电动机、其它负载装置低级绕组，以及与电网连接的各种装置。

•2、二次电路 secondary circuit

不与一次电路直接连接，而是由变压器、变换器或等效的隔离装置供电或只用电池供电的一种电路。

•3、危险电压 hazardous voltage

存在于既不符合限流电路全部哀求也不符合TNV电路全部哀求的电路中，其互换峰值超过42.4V或直流值超过60V的电压。

注：不论电压高低，一次电路都是危险电压电路。

•4、特低电压电路 extra -low voltage (ELV)circuit

在正常事情条件下，在电路的任意两个导体之间或任一导体与地之间电压的互换峰值不超过42.4V或直流值不超过60V的二次电路；至少利用基本绝缘与危险电压隔离，但它既不符合SELV电路的全部哀求，也不符合限流电路(见3.18)的全部哀求。

•5、安全特低电压电路 safety extra-low voltage (SELV)circuit

作了适当的设计和保护的二次电路，使得在正常条件下和单一故障条件下，任意两个可触及的导体之间的电压值均不会超过安全值。

•6、功能绝缘 functional insulation

仅为设备正常事情所需的绝缘。

注：所定义的功能绝缘并不起防电击的浸染。
但是，它可以用来减小引燃和着火的危险的可能性。

•7、基本绝缘 basic insulation

对防电击供应基本保护的绝缘。

•8、附加绝缘 supplementary insulation

除基本绝缘以外施加的独立的绝缘，用以在基本绝缘一旦失落效时仍能防止电击。

•9、双重绝缘 double insulation

由基本绝缘加上附加绝缘组合构成的绝缘。

•10、加强绝缘 reinforced insulation

一种单一的绝缘构造，在本标准规定的条件下，其所供应的防电击的保护相称于双重绝缘。

•11、电气间隙 clearance

在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。

•12、爬电间隔 creepage distance

沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间的最短间隔。

•13、绝缘穿透间隔 distances through insulation

在两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间的绝缘材料的最小厚度

•14、保护接地导体 protective earthing conductor

用来把设备的电源保护接地端子，同建筑物安装接地点连接起来的建筑物安装布线或电源中的导线。

•15、保护连接导体 protective bonding conductor

用来把电源的保护接地端子同设备中为安全目的而须要接地的部分连接起来的设备中的导线或设备中的一个导电零部件的组合。

•16、污染等级 pollution degree

•17、材料组别 material group

注：CTI是材料比较泄电起痕指数，一样平常由材料生产商供应，不能确知时按Ⅲb考虑。

•18、安装种别(过电压等级) installation category

根据设备在电力系统中的分布位置（即过电压条件）划分的，分为以下四类：

安装种别Ⅳ：低级电源水平级。
如：架空线、电缆系统、配电母线、户外电力线上的电动机等；

安装种别Ⅲ：配电及掌握水平级。
如：直接接到配电干线、装入配电箱中的电器；

安装种别Ⅱ：负载水平级。
如：掌握、启动、割断电动机用电器，螺线管电磁阀，耗能电器（电灯、电热器、家用电器、便携式设备）；

安装种别Ⅰ：旗子暗记水平级。
如：安装在电力系统末端的分外设备种别，低压电子逻辑系统、电信、遥控、小功率旗子暗记电路中的设备。

三 安规规范

◾1、确认产品的安规哀求适用范围

◾2、选择PCB材料

PCB板材料一样平常应选用FR-4，阻燃等级为94V－0，温度等级为130℃，厂家尽可能少，并与现有产品同等。

◾3、剖析电路特性，确定PCB隔离

（1）剖断PCB中哪些是与终极可触及件有电气联系；

（2）确定产品输入，输出，接地，及用户可触及端口；

（3）如果输入输出是哀求隔离的，则需剖析电路图，找出跨接输入输出的器件，如变压器，光耦，电容器，并绘制草图，确定隔离带。

（4）如果是带有隔离赞助电源的，也要找出跨接输入输出的器件，绘制草图，并标注和主电路的连接关系，确定隔离带；

◾4、剖析电路类型，确定绝缘类型

（1）针对用户可触及电路的特点，确定可行的保护方法；对付须要采纳双重保护的电路可以采取：基本绝缘＋保护接地，双重绝缘，加强绝缘等三种办法构成。

（2）根据绝缘跨接的电路类型，查表2确定绝缘类型；

◾5、估计事情电压，确定绝缘间隔(估计只作设计参考，剖断合格需经测试确定)

（1）根据电路特性，估计绝缘跨接的两电路之间的最大可能事情电压(有效值和峰值)，推举事情电压有效值守旧估计方法为:

常日无PFC等升压电路的一次、二次电路之间按输入最大电压估计，隔离变压器原副边电压按原边电压最大值加上副边最大值估计；

（2）根据产品运用条件，对照污染等级、安装种别定义，确定绝缘间隔应查的表格(参考表1)，再根据绝缘类型和估计的事情电压，查对应的表格，剖拒却缘间隔：本规范以信息技能类设备为例 。
对有PFC或类似升压电路的一次、二次电路之间，PFC前端按无PFC一样估计，PFC后端按PFC输出电压估计，PFC后端隔离变压器原副边电压按原边电压最大值加上副边最大值估计。

根据运用条件参考表 1 ，对照污染等级、安装种别定义知，信息技能类设备一样平常属污染等级为2，安装种别为Ⅱ，查表如下：

跨接一次、二次电路之间的绝缘查表3得到最小电气间隙，对付有重复峰值大于电网电压峰值的，如直流变换器，先按绝缘事情电压有效值查表3，再加上按重复峰值查表4的附加气隙，得到最小电气间隙；

跨接二次电路之间的绝缘查表5得到最小电气间隙；

最小爬电间隔查表6，得到的值与电气间隙比较，取较大者为最小爬电间隔值。

（3）多层PCB板同一层面上的绝缘间隔确定方法与上述方法相同，PCB层间厚度也与绝缘等级密切干系，事情绝缘、基本绝缘没有厚度哀求(只有耐压哀求)；附加绝缘、加强绝缘哀求厚度至少为0.4mm，同时知足耐压哀求。

（4）推举按照下列步骤进行：

Step1：确定过电压等级，本规范不包括过电压等级3。

Step2：估算事情电压的峰值，重复峰值

Step3：查表3，4，5确定电气间隙；并且根据绝缘类型确定终极间隔：

Step4：估算事情电压的有效值；

Step5：估计污染等级和材料的CTI值；

Step6：查表6确定爬电间隔，根据绝缘类型确定终极爬电间隔：

Step7：如果爬电间隔小于电气间隙，则选取电气间隙的数值为爬电间隔；

（5）一样平常额定输入电压为220V设备，则一次电路与SELV之间应大于5mm；SELV对保护地应大于2mm；输入对保护地应大于3.2mm，考虑到防雷推举为4mm；

◾6、知足绝缘间隔的剖断

绝缘间隔是否符合哀求，对付不同的绝缘类型剖断方法不同。

（1）事情绝缘的剖断

事情绝缘是担保设备正常事情的绝缘，一样平常不涉及产品的安全性能，因而哀求相对宽松，知足下列条件之一，即符合哀求：

a. 电气间隙和爬电间隔符合本规范的哀求；

b. 短路该绝缘跨接的两电路部分，没有着火、电击等危险情形；

c. 能承受相应的抗电强度；

（2）基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘的剖断

基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘是担保设备的安全性能的绝缘，哀求严格，必须知足间隔哀求，并且知足耐压哀求(详见GB4943表18)

◾7、PCB标识与把稳事变

（1）保险丝附近是否有6项完全的标识，包括保险丝序号，熔断特性，额定电流值，防爆特性，额定电压值，英文警告标识，如F101 F3.15AH,250Vac,"CAUTION: For Continued Protection Against Risk ofFire, Replace Only With Same Type and Rating of Fuse"

（2）互换输入标识L、N以及保护接地标识

（3）接线端标识应是唯一的，且不易引起稠浊、误解。

（4）同一设备不同单板之间元器件参考位最好是唯一的，且单板应有可区分的名称标识；单板应预留适当的空位，以便贴上条码(或等效识别标识)，不跨接除事情绝缘以外的绝缘，不遮挡其他丝印或标识，也不被遮挡、毁坏。

（5）PCB板设计时应充分考虑安装运用条件，留出足够的板边距，以知足安装后与外壳或其他元器件电气间隙和爬电间隔哀求，并防止标识被遮挡、毁坏。

（6）形状对称元器件PCB设计时应考虑防呆，如IC的第一脚位为方孔，变压器原副边脚位不对称，贴片IC的第一脚加一圆点(或等效标识),单板不对称安装或虚开一防呆孔。

（7）PCB丝印应包含其版本信息，PCB设计变动，版本应作相应的变动。

（8）隔离带用白色丝印作为划分标识；

（9）电击危险的标识见ISO 3864，编号5036；

◾8、PCB设计变动掌握

（1）PCB改换新厂家或新材料，必须供应材料及其阻燃等级UL认证证书给安规室备案；

（2）对实施安规掌握的量产产品，含正在做和已做完安规认证产品的PCB设计变动(含改换新厂家或新材料)，应有详细记录，详细记录应包含变动缘故原由、变动详细描述、变动设计人、日期、版本等，并报安规室认可备案，未经安规室认可，不得在量产产品上利用认证标记;

（3）CAD室卖力PCB设计时实行本规范，工艺卖力审核PCB安规设计是否符合本规范，担保本规范范围内产品PCB安规设计符合本规范；安规室卖力整机产品的安规审查，并监督本规范实行情形；

（4）对量产产品PCB设计变动，工艺审核符合本规范后，工艺部门知会安规室，安规室卖力报认证公司认可，认证公司认可后量产产品才能利用认证标识。

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