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浅谈UPS在安规方面应当注意的事项
: Q# J! q8 z& E! X安规标准：LV标准为UL1778，HV标准为EN50091，他们都是以IEC（国际电器技术委员会）650作为基准的。IEC950安全标准主要要求电气产品要做到防止操作人员和维护人员被电击，能量危害，火伤害，机械及热的伤害。UL1778和 EN50091两个标准主要的差别就在于UPS输入的电压不同从而在安规上的要求也就不一样。
; ]6 g% U8 f, w1 o& _( \* m! o1， Power cord：
$ h9 _2 f1 G% A- J# P% Z- W长度要求1.8米以上(这是安规的要求不是客户的要求)，测量方法是从插头的端面到露出UPS的地方，电源线的线材和PLUG要求能够大于125%以上的额定电流，电压要求是UPS的额定电压。接地型Plug的地线端要保证先入后出的原则，即在插头插入插座的时候，地线端子要先接触到插座，在拔出的时候，地线端子要最后一个离开插座。目的是保证UPS在工作的时候保护地一定存在，所以地线端子要比L/N线的端子长。
, f. P, \( m- y9 P0 Y$ f1 |/ F2， Breaker.
% c" Y7 P/ C7 ~ T* L& B) ` 过电流保护。对于HV机器来说来说，按照新的安全规则的要求，UPS可以不需要输入breaker，但由于一些国家和地区的要求，其产品需要输入BREAKER对UPS进行过流保护，此时要保证输入 BREAKER在断开的时候要将L/N线一起断开，所以要用双刀breaker。输入BREAKER额定电流的选择主要是根据UPS的最大输入电流来决定。输出BREAKER主要是用来保护输出插座，所以输出BREAKER额定电流的选择就要根据每个输出插座的额定电流来决定，其值不能大于输出插座的额定电流值，否则起不到保护作用。对于单刀或双刀的BREAKER，在动作杆上都一般都标有ON（连接）和OFF（断开）符号，要求有”ON”字的一端朝下，“OFF”的一端朝上，否则在震动过程当中由于动作杆的重力原因可能使BREAKER转换到OFF状态。对于保险丝，Fuse等，要在明显的位置要标明额定电流，额定电压。对于开关而言，要用国际通用的语言来表明其动作状态：“1”代表开状态，“0”代表关状态（如1U的BY PASS开关）；对于推，按型的开关，要用本页右边的符号。对于这些表明状态的符号，经过蘸水的棉布用手擦拭15秒后再用蘸酒精的棉布用手擦拭15秒，仍能清晰可见。对于铭牌等标签，不应被轻易地撕下，也不能有卷边的现象存在。
0 d4 Z% d. i# K' g( q3， Power rating:* v0 a' F) d; v9 x, m
要在后盖板上标明额定输入电压，电压范围；额定电流；交直流的形态；额定频率，额定频率范围；输出瓦特数及伏安数。3 }5 G: t* u; t" k! Q8 A
4， Strain relief test.
' w" A0 @# `) m# j$ p" @Power cord : 必需在经过25次100N/1秒测试后马上进行的0.35N扭力的测试，在实验过程中，电源线必须不受到损伤，不具有2mm以上的位移。* }2 O6 u6 I' \& x
5， Output receptacles: 0 |2 l3 @6 ~+ ^1 ]& c! c
必须是接地型，地线的必须勾焊到插座的地线端子上，不能用直插或旗型端子(同样，输入插座的地线也必须勾焊)，因为直插或旗型端子有可能脱落或者接触不牢故从而使UPS不能与保护地很好的连接起来。在保护地与UPS连接的地方要标有如本页右边的接地标示，此标示不能出现在螺钉，导线等有可能移动或脱落的地方。对于用螺钉来固定地线的方式，在螺钉与地线的端子之间要用垫片来保证地线的牢固连接。地线通常是专用的绿滚黄颜色。为了检验UPS是否接地良好，必须对UPS进行接地道测试。方法是在L/N对地之间加以25A的自流或交流电流，L/N对地之间的电阻不能超过0.1欧姆。! s- Q6 n6 U$ w& b) }6 L
6， 风扇。. c6 I, U" l7 I
根据标准的要求，以安规测试手指测试之，安规手指不能碰到风扇叶；若能碰到风扇的引线，则需要考虑风扇电路属于一次侧还是二次侧。对于风扇电路属于一次侧的，要保证风扇的引线与二次侧满足加强绝缘reinforced insulation的要求（我公司风扇的引线绝缘厚度够加强绝缘的要求但是耐压不够3000VAC，所以要加热缩套管，如5125，5115），对于风扇电路属于二次侧则无要求。
r- }# Y3 Z. K7， Leakage current:
3 h( f* t9 E7 r1 u6 j X3 k人体触及了带电体是否会造成伤害主要取决于人体的电流特性，流过人体的路径及人体对电流呈现的阻抗特性。IEC根据人体的电流效应确定出漏电流的规格为3.5 mA。如果漏电流超过3.5mA，则应当在UPS显眼的地方贴上警告标签表明有大的漏电流。漏电流的测试方法是经过48小时后的HUMIDITY（34度，90%HUMIDITY）后立即测试BAT MODE之漏电流（LINE-GROUND，NEUTRAL-GROUND），然后上市电，让UPS工作在LINE MODE，在5秒内测试，然后监视漏电流是否有变化直到UPS运行稳定为止（温度稳定为止）。5 x/ P" L" `7 j( ?7 C
8， 绝缘。; T" e# c$ R. J9 H- R2 N1 S
操作绝缘：是指UPS在正常的操作下所需的绝缘，但并不保护电击，可以将引燃和燃烧之危险性降低。一般位于危险电压和地之间；安全低电压电路（SELV）和接地之间。
; ^! o) e; |! Q& U基本绝缘：提供电击下基本保护的绝缘。一般位于危险电压和地之间；危险电压和有接地的SELV之间；初级电路和接地网或变压器铁心之间；作为双重绝缘的一部分。
1 j, W. Y! J7 c& U# O+ i补充绝缘：在基本绝缘万一失效时，为降低电击的危险，而在基本绝缘之外所附加的独*立绝缘。 可接近的导体和危险电压间使用基本绝缘，但有绝缘破坏之部分之间如SELV和未接地的外壳之间，作为双重绝缘的一部分。
' J; K) T# N* ?7 _7 W& j3 Z双重绝缘：包括基本绝缘和补充绝缘4 r0 z2 D- Y, t: E) Y0 n7 L
加强绝缘：能提供相等于双重绝缘电击保护程度的单一绝缘系统，一般位于未接地可触及部分或未接地之SELV和初级电路之间；
; Y1 i. `- c4 M绝缘可以通过creepage, clearance和耐压测试来判定。3 R% |) G7 X; s/ T3 [2 r- z6 ~
一次侧电路：直接连接到市电的电路。二次侧电路是不与市电连接的电路，如来自变压器，CONVERTER或相应的绝缘装置，或来自电池端. 在电路板上的绝缘，主要就是一次侧，二次侧的隔离。（HV model, input >250V）Hi-pot测试一，二次为3000VAC，沿面距离creepeage（沿绝缘材料量取的距离）为6.4 mm,空间距离clearance（通过空间AIR的距离）为5.0 mm；一次侧对地为1700VAC沿面距离creapeage为3.2 mm mm,空间距离clearance为2.5 mm， L/N间沿面距离creapeage为2.5 mm mm,空间距离clearance为2.0 mm; LV model：一，二次为1700VAC，一次侧对地为1700VAC。空间距离（clearance）应当大于；在PCB板上，同一侧电路不同电压元件之间的距离根据两者之间的电压差来决定（有效值），参见标准IEC950。BACK FEED PROTECTION是指UPS在BAT MODE情况下INVERTER电压不能窜到输入的插头或插座上面，在BAT MODE情况下，PULG电压要小于30VAC/60VDC或42.4V peak值，对230V机器而言，INPUT插座的L-N，L-EARTH，N-EARTH的电压要小于30VAC/60VDC或42.4V peak值。BACK FEED PROTECTION就是用clearance AND creapeage来加以保护使用者或维修人员在触摸到输入插座或插头的时候不被电击。要求的空间距离（加强绝缘）是250-300V为5mm.LV为2.2mm.
7 T. R) l- |! R! n# y, Y下表是输入150V到300VUPS在操作和基本绝缘条件下的最小空间距离和沿面距离，对于加强绝缘条件下的空间及沿面距离，则是基本绝缘的两倍值。8 H* n( \- G3 K k4 G7 _3 [3 ]
一次侧
* C- x' _2 i$ D工作电压≤直流值或有效值 空间距离（mm） 沿面距离(mm)# N# s1 l$ U( F2 L$ Q3 A
50V 1.0 1.5
4 B/ e& Y0 e3 B% E150V 1.5 2.0
8 c) b/ r- z! n2 ]2 X$ t3 v) x( X200V 1.5 2.0
5 }- r1 F$ A3 ~9 a; _- h P250V 2.0 2.51 ^9 Y- G7 R d' q/ M' E( g
300V 3.0 3.57 ?& w# b) `) _3 F, d
在LAYOUT的过程当中一定要注意不同地的电路安规距离的保持（reinforced insulation），同时要注意各种元件在施以10N的力后，在零件面及非零件面与其它元件或线路还是应当保持相应的距离，隔离变压器（converter, charger等）下面尽量不要走TRACE， 带电的散热片与周围的TRACE之间也要有相同的安规距离。若实在无法用LAYOUT解决，可采取点胶固定元件、元件加热缩套管或加绝缘线等方式解决，特别注意一二次侧间的元件及走线。" ^2 u* \" `7 r* s: n. z7 ~+ r2 A
在机器内部，就是各种CABLE线，输入输出线等的走线方式。原则还是一样，一二次侧保证规定的creapage and clearance及耐压强度。一般的输入，输出线都有一定的绝缘厚度0.4mm以上，但是还得看这种线是否满足耐压测试的要求。所以大家可以看出有些线不用加热缩套管，而有些需要加热缩套管。一般的风扇线及22号以下的线，虽然绝缘厚度刚好0.4mm，但是耐压强度却只有2000VAC，达不到reinforce加强绝缘的要求3000VAC，所以要加上热缩套管。 H6 o1 d9 N4 b, T: N# a! f) z/ b
9， 电池。# b* w7 T9 u, x5 ^
对于内置式电池，电池框要留有一定的空间以保证电池在高温的情况下膨胀所需要的空间。电池表面的最高温度不能超过60度。对于有外挂电池箱的UPS，要注意外挂电池箱与要接地！在UPS与外挂电池箱的接口处要标明电池箱的电压，接口处的正负极性以及交直流性质。并且要注意接口处端子的防呆。在使用者更换电池的时候应当清楚的看见这些内容：CAUTION（详见公司关于电池的Label）,电池的电压、型号等。对于在线换电池，则要看电池端是属于什么电路，二次侧则无要求；一次侧，TUV要求在线换电池应当将MAIN RELAY断开（如3115）。大家可以看见3115的电池地板上的螺钉是梅花型的而不是十字型的是因为不希望让使用者打开电池地板（一般的用户没有比较特殊的梅花型起子）。$ f! i4 `4 o( Z
10， safety test.
3 P5 j) Q8 I8 a2 a" `6 N在安规申请当中也需要做很多实验，如input test, output test, temperature test, leakage current test, the second circuit protect test, abnormal test等，我谈一下temperature test和abnormal test。# ~9 v$ z( x/ j: s' x5 z
需要做温升实验的元件有：transformer, chock, relay, Mosfet, diode, fuse, power cord, battery wire, battery cover, cover, NTC, cap等等，在40度的情况下，所有元件的温度都不能超过130度因为PCB的耐温等级是130度。; I$ n2 P0 N& I0 a% c4 q
绝缘等级 允许的最大温升
1 b6 @9 {, s4 `6 l5 {6 \: I4 z! p; eCLASSA 105℃ 75℃
, }& ?$ b H: X2 ACLASSE 120℃ 90℃
' X4 D& Z9 @) ^5 P' ?6 r# RCLASSB 130℃ 95℃
' R- ~0 t% J- i0 g5 DCLASSF 155℃ 115℃# W8 c. X1 x6 }+ W- ~
CLASSH 180℃ 140℃* _. x; z" T$ n$ w* M
$ o S. v2 Y5 Z" d3 C8 I( Y
其中CLASS B的transformer，relay线圈的温度不能超过110度（用电阻法测量可以允许120度, 电阻法测试公式为： ΔT=（R2-R1）[（234。5+T）—（t2-t1）]/R1,其中，ΔT为温升，R2测试结束的线圈测试结束的电阻，R1为测试初的线圈电阻，t2为测试完毕的环境温度，t1为测试开始的环境温度），power cord，battery cover，cover温度为60度，所有元件都应当满足其温度规格。其中，transformer应当单独测试相应等级的hi-pot.所有温升实验测试完毕后，应当对整机做hi-pot测试。. W' w2 w, n+ _$ A. ]7 ^: T* m! b
Abnormal test多数是破坏性的测试，output short test, battery short test, the secondary circuit of transformer test,测试时将UPS放在垫有一层白色纤维纸的软木平台上，UPS盖上一层棉布，若UPS有脚垫应当去掉脚垫。测试后不能起火，或起火后纤维纸、棉布不能燃烧。然后做hi-pot测试。9 z6 {; j# Z1 L& W
11, Mark.
( b+ x$ v- n6 o Q& h% ]安规一些MARK字体有尺寸的要求。如CAUTION，WARNING，DANGER等大写字体要不小于3.2mm,其下内容的字体要不小于1.6mm.在使用手册当中“IMPORTANT SAFETY INSTRUCTIOONS”，“SAVE THESE INSTRUCTIONS”等字体要不小于4.8mm高；在手册当中的大写字体要不小于2.mm高，小写字体要不小于1.6mm高。" m2 k3 R$ _7 M1 h8 J
12．能量危害。 [5 C5 G. s) \( ?
在UPS接近输入插座的地方连接有一些储能电容如1U的X电容，而使用者或者维修人员有可能接触到输入的电源线插头或者插座，如果电压过高或放电时间过长都会给人体产生电击。以一台示波器跨接于UPS的电源端子上，例如L-N，L-G，N-G等，电源开关ON/OFF的情形，须分别测试。放电时，从原始电压降至37%所需的时间，称之为放电时间常数，放电时间常数不超过1秒！T=RC。若待测两端之有效电容值小于己于人0.1uF，则不需做此测试。7 I$ r2 f) ?" z" D% T. w
13．安全低电压电路: w6 I) _! K8 e7 t( y V
在操作者或者维修人员能够碰到的地方，其电压必须低于人体所能够承受的电压，所以我们称为安全低电压电路。安全低电压电路（RS232）可靠性测试：DC电压小于60V，AC电压RMS值小于30V或PEAK值小于42.4V，在单一错误的状况下，电压PEAK值不超过71V或者不超过120VDC。
1 T5 {1 a, X* J& c2 G6 N6 S- M% {14，外壳4 X( I ~, y6 S$ w% v8 p6 o8 K% T2 t
外壳有机械防护外壳，电气防护外壳，防火防护外壳等！
+ B# o3 b3 G0 z$ I金属的电气防护外壳经过垂直且和侧面的安规球测试后不会接触到有危险的元气件且空间距离与PCB板的距离要满足加强绝缘的要求。垂直安规球测试方法是将质量为500g的平滑钢球在1300mm出自*由落到样品上。
. t$ V6 j; _* ]# x' }对于开孔的外盖，要使UPS引燃导致的火焰，其它燃烧或灼热颗粒以及熔融滴落物冒出外壳的可能性最小。具体的外壳开孔要求为：顶部，任何方向尺寸≤5mm,宽度不超过1mm,采用迷宫或类似限制结构；侧面，任何方向尺寸≤5mm,宽度不超过1mm，百叶窗形状或鱼鳞形状或等效防护的其它形状。
& W9 j& S% M$ d$ V0 j 在申请安规的时候最好将越多的second source例在components list当中，如果在后来有任意形式的修改如PART NUMBER，COMPONENT，SIZE等等，增加或减少安规元件，都必须提前通知安规认证机构，待取得安规机构同意后方可修改。 |
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发表于 2008-6-5 17:13
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