电力电子设备绝缘分级

        做了几年的电源设计了，竟然连电源设备分类都混淆。实在汗颜，为了以后回顾，将个人对电源系统绝缘分类记录如下，欢迎大家批评指正。

　　 未完待续~~~

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 电源防止触电的绝缘方式，主要分为Class I，Class II，和Class III。有些资料存在Class 0 类设备，不过，这类设备通过不了安规认证。

一、所有的保护措施的目的

　　1、是是避免人体接触到高于42.4Vac 或者60Vdc的电压。

　　2、采用双重保护，如果一重绝缘破坏后还有另外一重绝缘作为保护，金属外壳接地算是一重保护。

　　3、为了满足认证需要，在开关电源中，防触电设计安全等级类型是CLASS I的产品必须接PE，如果类型是CLASS II的产品则无需接PE。

二、防触电电源设备的分类

1、Class I

　　Class I 设备使用使用基本绝缘做为基本防护，使用接地保护作为附加绝缘。此类设备是指通过使用基本绝缘来预防触电的保护，另外也提供连接到建筑大楼的保护接地阻抗。当基本绝缘故障时，此接地阻抗会将危险电压通过大地回路降至安全范围。

  部分Class I 设备也采用Class II类的双重绝缘或者加强绝缘，并具有保护性接地（属于过设计）。

　　Class I 设备使用金属外壳接地作为一种绝缘，在金属外壳与危险电压部分仅需要基本绝缘就行了。

　　eg：

• 一个电源具有保护性接地，并且原副边采用加强绝缘（基本绝缘就足够）。
• 金属外壳并具有接地线的电源设备。

2、Class II

　　Class II 使用双重绝缘或者加强绝缘作为绝缘保护。没有保护性接地。 此类设备不仅只是依靠基本绝缘来预防触电的保护，另外必须额外提供双重绝缘或加强绝缘的安全保护措施，同时也没有依赖接地保护。

　　Class II 使用双重绝缘和加强绝缘代替了对金属外壳接地和插头接地的需求，

　　eg：

• 塑料外壳并且没有接地线的电源设备。

3、Class III

　　Class III 内部仅存在SELV等级的电压，仅需功能绝缘。Class III设备供电电压为SELV等级。

　　电源设备本身没有产生危害用户的危险电压。

　　eg：

• 输入电压小于SELV等级的CPU，FPGA类供电电源。

三、绝缘

　  功能绝缘：电子产品最基本的绝缘，电路中导电部件之间的绝缘，这是电路正常运行所必须的，但不能提供电击保护。功能绝缘不是为了防止点击而设立的绝缘体系，即使它也有一定的耐压强度。

　　　　　　　为了完成器件/设备本身功能而设置的导电部件之间的绝缘，例如：PCB上的绿油，漆包线的外漆，电解电容的塑胶外壳等，

 

　　　　　　　　目前，功能绝缘电气间距的考虑主要有以下两种方式：

　　　　　　　　方式一：在PCB 表层上，一般2oz的铜厚，按200V/mm 的闪距进行layout。

　　　　　　　　方式二：根据IEC62368 的瞬态电压的基本绝缘/附加绝缘的Clearance 值和海拔系数进行设计。

　　　　　　　　　　　　例如：三相电源考虑2500V的过电压，海拔3000m，电气间距：1.8mm*1.14 = 2.1mm

　　　　　　   

 

　　　　　　　需要特别注意的是：

　　　　　　　　　　　　IPC9592B 推荐的距离，指的是爬电距离，而不是电气间距。

 

　　基本结缘：对带电部件进行绝缘，提供一定的绝缘防护。

　　附加绝缘：除基本绝缘外，独立的附加绝缘，在基本绝缘失效时提供电击保护。附加绝缘一定是依赖基本绝缘而存在的，不可能独立存在。

　　双重绝缘：基础绝缘+附加绝缘设计，等效为加强绝缘

　　加强绝缘：等效为双重绝缘效果的绝缘。

 

　　注意：

　　　　功能绝缘没有闪距的要求，不同电压走线的距离影响的是产品品质，跟认证无关。

　　　　基本绝缘和加强绝缘有爬电距离和闪距的要求，而且还是强制性的，不可逾越。否则，过不了认证。

 

四、总结

　　1、一个金属外壳的电源设备，是必须要接地的，这里的接地值的是接大地PE。

　　2、一个塑料外壳的电源，可以接地，也可以不接。

　　3、Class I类设备具有保护性接地，原副边也可以采用加强绝缘。