本文《開關(guān)電源PCB電路板的設(shè)計(jì)要符合有關(guān)安規(guī)方面的要求》由檢測分享
今天分享一篇純技術(shù)性文章，我們一起看一下開關(guān)電源PCB電路對耐壓與漏電、爬電距離、電源保護(hù)、重要組成器件電解電容等方面的一些安全規(guī)定要求。
一、先上圖進(jìn)行圖解說明
二、電解電容在PCB電路中的重要性
電解電容是開關(guān)電源中最不安全和對開關(guān)電源平均無故障工作時(shí)間MBTF影響最大的器件。電解電容使用一段時(shí)間之后，電容量會減小，紋波電壓會增大，所以很容易發(fā)熱失效。大功率電解電容發(fā)熱失效時(shí)，經(jīng)常會引起爆炸，因此，直徑大于10mm的電解電容，要具有防爆功能。具有防爆功能的電解電容是在電容器外殼的頂部開十字槽，并在引腳的底部還要留排氣孔。電容器的使用壽命主要由電容器內(nèi)部的溫度來決定，而電容器的溫升主要與紋波電流與紋波電壓大小有關(guān)，因此，一般電解電容器給出的最大紋波電流和紋波電壓參數(shù)，都是在特定工作溫度（85℃或105℃）和特定使用壽命（2000小時(shí)）條件下的紋波電流值，即：在此最大紋波電流和紋波電壓的條件下，電解電容器的壽命只有2000個小時(shí)。當(dāng)要求電容器的使用壽命大于2000小時(shí)以上時(shí)，需按下式來設(shè)計(jì)電容器的使用壽命。下面是根據(jù)著名的阿列紐斯理論得出的電解電容使用壽命計(jì)算公式：
式中：L：實(shí)際使用平均壽命；L b ：最大工作溫度下的基本壽命 ，一般為2000小時(shí)（要查閱資料）；T max ：最大工作溫度，一般為85℃或105℃；T a ：實(shí)際環(huán)境溫度；T h ：壽命折半所需之溫度量，一般為10℃或12℃；ΔT jo ：加上最大額定波紋電流后，電容器的內(nèi)部溫升與電容器的封裝結(jié)構(gòu)有關(guān)，取值范圍：3.5～10℃ΔT j ：加入實(shí)際波紋電流后，電容內(nèi)部的溫升。其中：公式二（圖）
式中：F：頻率系數(shù) ，頻率系數(shù)在產(chǎn)品目錄或規(guī)格書中列出，一般定義工作頻率為120Hz或100kHz時(shí)F=1，其它工作頻率時(shí)，F(xiàn)大于或小于1；Io ：最高工作溫度時(shí)的額定波紋電流 ；I：實(shí)際波紋電流 。根據(jù)上面公式計(jì)算結(jié)果，電解電容器的溫度每升高10℃～12℃，電解電容壽命就會降低一半。例如，如果要求電解電容器的使用壽命達(dá)到5萬小時(shí)，則電解電容器的最高工作溫度就不要超過55℃ 。
三、安規(guī)對開關(guān)耐壓與漏電的要求當(dāng)開關(guān)電源的輸入、輸出電壓交流超過36V, 直流超過42V 時(shí)，需要考慮觸電問題。安規(guī)規(guī)定：任何兩個可觸及件或任何一個可觸及件與電源的一極間漏電不要超過 及件與電源的一極間漏電不要超過0.7mAp 或直流 2mA。輸入電壓為開關(guān)電源220V時(shí)，其冷熱地之間的爬電距離不能小于6mm，兩端口線間的間距必須大于3mm。開關(guān)變壓器的初次級之間的耐壓要求使用交流3000v，設(shè)定漏電流為10mA。進(jìn)行1分鐘的測試，其漏電流必須小于10mA.開關(guān)電源的輸入端對地（外殼）的耐壓使用交流1500V，設(shè)定漏電流為10mA,進(jìn)行1分鐘的耐壓測試，其漏電流必須小于10mA。開關(guān)電源的輸出端對地（外殼）的耐壓使用直流500V，設(shè)定漏電流為10mA,進(jìn)行1分鐘的耐壓測試，其漏電流必須小于10mA。
四、安規(guī)對開關(guān)安全爬電距離的要求兩線中的一次側(cè)和二次側(cè)安全距離：6mm，加1mm開槽也要4.5mm。三線中的一次側(cè)和二次側(cè)安全距離：6mm，加1mm開槽也要4.5mm。保險(xiǎn)絲兩銅箔之間安全距離>2.5mm。加1mm開槽也要1.5mm。L—N,L—GND,N—GND.之間的距離大于3.5mm。初級濾波電容腳間距>4mm。初次級間安全距離>6mm。開關(guān)電源PCB布線要求銅箔與銅箔之間：0.5mm銅箔與焊點(diǎn)之間：0.75mm焊點(diǎn)與焊點(diǎn)之間：1.0mm銅箔與板邊之間：0.25mm孔邊與孔邊之間：1.0mm孔邊與板邊之間：1.0mm銅箔線寬>0.3mm。轉(zhuǎn)彎角度45°平行線之間布線時(shí)要求等間距。
五、安規(guī)對開關(guān)電源安全的要求從安規(guī)的元件中找出安規(guī)要求保險(xiǎn)絲，其兩個焊盤間的爬電距離>3.0mm（min）。在發(fā)生后級短路后，要在安規(guī)電容X,Y。其考慮耐壓和容許的漏電流。在亞熱帶環(huán)境中其設(shè)備的漏電流要<0.7mA,工作在溫帶環(huán)境中的設(shè)備漏電流要<0.35mA，一般的Y電容要不大于4700pF。容量>0.1uF的X電容要加泄放電阻。在正常工作的設(shè)備掉電后，其插頭間的電壓在1秒內(nèi)的電壓值不大于42V。
六、安規(guī)對開關(guān)電源保護(hù)的要求在開關(guān)電源總輸出功率大于15W時(shí)，應(yīng)進(jìn)行短路測試。輸出端短路時(shí)，電路內(nèi)不能發(fā)生有過熱、起火，或者燃燒時(shí)間在3內(nèi)。相鄰線路之間距離小于0.2mm時(shí)，可認(rèn)為是短路。電解電容應(yīng)進(jìn)行短路實(shí)驗(yàn)，此時(shí)因?yàn)殡娊怆娙莺苋菀资?，在進(jìn)行短路測試應(yīng)注意器件，防止起火。兩種不同性質(zhì)的金屬不能作為接插件，因?yàn)闀a(chǎn)生電腐蝕。焊點(diǎn)與元件引腳的接觸面積要大于元件引腳的橫截面積。否則被認(rèn)為是虛焊。
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