本文《開(kāi)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(cè)分享

今天分享一篇純技術(shù)性文章，我們一起看一下開(kāi)關(guān)電源PCB電路對(duì)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(shuō)明

二、電解電容在PCB電路中的重要性

電解電容是開(kāi)關(guān)電源中最不安全和對(duì)開(kāi)關(guān)電源平均無(wú)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(huì)減小，紋波電壓會(huì)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(huì)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(kāi)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(lái)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(gè)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(lái)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(shū)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(huì)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(wàn)小時(shí)，則電解電容器的最高工作溫度就不要超過(guò)55℃ 。

三、安規(guī)對(duì)開(kāi)關(guān)耐壓與漏電的要求當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的輸入、輸出電壓交流超過(guò)36V, 直流超過(guò)42V 時(shí)，需要考慮觸電問(wèn)題。安規(guī)規(guī)定：任何兩個(gè)可觸及件或任何一個(gè)可觸及件與電源的一極間漏電不要超過(guò) 及件與電源的一極間漏電不要超過(guò)0.7mAp 或直流 2mA。輸入電壓為開(kāi)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(kāi)關(guān)變壓器的初次級(jí)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(cè)試，其漏電流必須小于10mA.開(kāi)關(guān)電源的輸入端對(duì)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(cè)試，其漏電流必須小于10mA。開(kāi)關(guān)電源的輸出端對(duì)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(cè)試，其漏電流必須小于10mA。

四、安規(guī)對(duì)開(kāi)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(kāi)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(kāi)槽也要4.5mm。保險(xiǎn)絲兩銅箔之間安全距離>2.5mm。加1mm開(kāi)槽也要1.5mm。L—N,L—GND,N—GND.之間的距離大于3.5mm。初級(jí)濾波電容腳間距>4mm。初次級(jí)間安全距離>6mm。開(kāi)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(duì)開(kāi)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(gè)焊盤(pán)間的爬電距離>3.0mm（min）。在發(fā)生后級(jí)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(duì)開(kāi)關(guān)電源保護(hù)的要求在開(kāi)關(guān)電源總輸出功率大于15W時(shí)，應(yīng)進(jìn)行短路測(cè)試。輸出端短路時(shí)，電路內(nèi)不能發(fā)生有過(guò)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В谶M(jìn)行短路測(cè)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?huì)產(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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