PCB设计与安规

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            PCB的安规要求
            （1）交流电源进线，保险丝之 前两线最小安全距离不小于6MM（？3MM），两线与机壳或机内接地最小安全距离
            不小于8MM（？6MM）。
            （2）保险丝后的走线要求：零、火线最小爬电距离不小于3MM。
            （3）高压区与低压区的最小爬电距离不小于8MM（？6MM），不足8MM或等于8MM的。须开2MM的安全槽。
            （4）高压区须有高压示警标识的丝印，即有感叹号在内的三角形符号；高压区须用丝印框住，框条丝印须不小于3MM宽。
            （5）高压整流滤波的正负之间的最小安全距离不小于2MM。

            安规设计注意事项

            1.    零件选用
            (1)    在零件选用方面,要求掌握:

            a .安规零件有哪些?(见三.安规零件介绍)
            b.安规零件要求
              安规零件的要求就是要取得安规机构的认证或是符合相关安规标准;
            c.安规零件额定值
              任何零件均必须依MANUFACTURE规定的额定值使用;
              I 额定电压;
              II 额定电流;
              III 温度额定值;

            (2). 零件的温升限制

            a. 一般电子零件: 依零件规格之额定温度值,决定其温度上限
            b. 线圈类: 依其绝缘系统耐温决定
                   Class  A         ΔT≦75℃
                   Class  E         ΔT≦90℃
                   Class  B         ΔT≦95℃
                   Class  F         ΔT≦115℃
                   Class  H         ΔT≦140℃
                    c. 人造橡胶或PVC被覆之线材及电源线类:
               有标示耐温值T者     ΔT≦(T-25)℃
               无标示耐温值T者     ΔT≦50℃
            d. Bobbin类: 无一定值,但须做125℃球压测试;
            e. 端子类: ΔT≦60℃
            f. 温升限值
            I. 如果有规定待测物的耐温值(Tmax),则:
                      ΔT≦Tmax-Tmra
            II. 如果有规定待测物的温升限值(ΔTmax),则:
                      ΔT≦ΔTmax+25-Tmra
               其中Tmra=制造商所规定的设备允许操作室温或是25℃

            (3).使用耐然零件:

            a.    PCB: V-1以上;
            b.    FBT, CRT, YOKE :V-2以上;
            c.    WIRING HARNESS:V-2以上;
            d.    CORD ANONORAGE: HB以上;
            e.    其它所有零件: V-2以上或HF-2以上;
            f.    例外情形:
               
            下述零件与电子零件(限会在失误状况下,因温度过高而引燃的电子零件)若相隔13mm以上,或是相互间以至少V-1等级之障碍物隔开,则其耐燃等级要求如下:

                   I.    小型的齿轮,凸轮,皮带,轴承及其它小零件,不须防火证明;
                   II.    空气载液的导管,粉状物容器及发泡塑料零件,防火等级为HB以上或HBF以上

            g.下述件不须防火证明:
                    I.    胶带;
                    II.  已获认证零件;
                    III.密封于无开孔且体积小于0.06m 金属壳内之零件;
                    IV.仪表壳,仪表面,指示灯或宝石,置于至少V-1等级的PCB上的IC,晶体管,光耦合器及其它小零件的外壳.

            2.    整体配置

            (1)    安全距离(沿面距离和空间距离)

            如果知道了工作电压及绝缘等级,就可决定所需之安全距离.

            表一: 绝缘等级及各式绝缘适用情形
            绝缘等级     适用情形
            操作型(OPERAATIONAL INSULATION)    介于两不同电压之零件间 介于ELV(SELV)及接地导电零件间
            基本型(BASIC INSULATLON)    介于具危险电压零件及接地导电零件间介于具危险电压零件及依赖接地SELV电路间
            介于PRI的电源导体及接地屏蔽物或主电源变压器的铁心间做为双重绝缘一部分补充型(SUPPLEMENTARY INSULATION)   
            介于可触及导体零件及在基本绝缘损坏后有可能带有危险电压的零件间做为双重绝缘一部分双重或加强型(DOUBLE/REINFORED
            INSULATION)    介于PRI电路及可触及未接地导电零件间介于PRI电路及浮接的
            SELV电路间介于PRI电路及TNV电路间凡是人体会触摸到的部分

              ***工作电压的决定:
                 *量测dc电压时,任何重叠涟波之峰值应包括在内;
                 *非重复性的突波不予考虑;
                 *在决定空间距离及电气强度测试电压时,ELV或SELV电路的电压应视为零,但在         
                  决定沿面距离时,则须按实际电压计算;
                 *可触及的未接地导体零件应视为接地;
                 *若变压器之绕组或其它部份为浮接,则视为接地,并因此获得最大的工作电压;
                 *在双重绝缘处,横跨基本绝级的工作电压值,应先将补充绝缘处短路视之,而得出电     
                  压值,反之亦然.变压器绕组间的绝缘,则先将其中一个绝缘短路,而在其它绝缘上有
                  最高工作电压产生;
                 *变压器两绕组间的绝缘,其工作电压应取两绕组内任2点的最大电压值,可能连接
                  至此绕组之外加电压,亦应包括在内;
                 *变压器绕组与其它零件间的绝缘,其工作电压应取此绕组内任一点至其它零件之最
                  大电压值;
                 *可取外电源的额定值.

            表二 :  安全距离的位置及要求
            位置    量测电压
            一次侧交流部份 --- 接地部分    电源输入电压
            一次侧直流部分 --- 接地部分    实际量测一次侧与二次侧间的电压,或实际量测对地电压
            一次侧交流部分 ---未接地可能触摸到部分    电源输入电压
            一次侧直流部分 ---未接地可能触摸到部分    实际量测一次侧与二次侧间电压，或实际量测对地电压
            一次侧部分 ---二次侧部分    实际量测一次侧与二次侧间电压
            二次侧危险电压部份 --- 接地    实际量测电压
            保护装置前,火线 --- 中性线/火线    电源输入电压
            保护装置后,火线 --- 中性线/火线    电源输入电压
            桥式整流后,临近相互两点间    实际量测电压

            注意:
            I.
            量测时中性线,地线及二次侧RETURN须连接在一起,在连接前,请先确定电源输入端中性线及火线是否正确,以免造成中性线及火线短路发生.
            II. 一次侧与二次侧间所量测出来的电压若低于电源输入电压,则以电源输入电压为准.
            III. 沿面距离≧空间距离,沿面距离若小于空间距离,则以空间距离为准.
                  
            安全距离见表三,表四,表五,表六,电路板设计见下页图集:
            结构设计
            a.    稳定度
              稳定度指终端系统设备不可失衡而导致使用者或维修者危险;
            b.    机械强度
              机械强度指内外壳的承受力如铁球撞击测试,落地测试,推力测试, TEST FINGER 测试，7小时烤箱测试等;
            c.    尖锐角
            尖锐角指在防止不当的设计导致人员的伤害及绝缘破坏;
            (3) 接地方法：

            a.    接地方式
            I.    机械式固定：
            不可经由塑料连接,且须有防止松动作用(如WASHER)的产品;
            II.    防腐蚀：
            指两种以上不同金属连接其电化学电位差不能＞0.6V;
            III.接地线：
              至少18AWG之绿滚黄线,如果LINE/NEUTRAL>18AWG,则须使用与其同等号线之线材(AWG: AMERICA WIRE
            GAUGE 美国线规) ;
            IV. 接地螺丝／螺栓的要求：至少NO.6或M3.5
            V.接地螺丝／螺栓之金属固定物厚度要求：
                     螺丝直接锁在金属板上,则金属板必须有最小２倍的螺丝螺纹的厚度,若使用
                     NUT方式固定则无厚度要求;
                     VI.接地螺丝／螺栓的固定扭力：
                      最小1.3牛顿米;
            b.    接地确认测试
            25A或30A接地电流测试,时间为 2分钟
            附注: I. 接地螺丝不可用自攻螺丝;
                       II. 若有其它的地线,欲锁于同一螺柱上,则须用另一螺母分开固定之.　

            (4)  开孔方式

            a.    顶部（带有危险电压裸露组件正上方），符合下列任一要求即可:
            I.    任何一方向量测，尺寸不超过5mm;
            II.    宽度在1mm内，长度不限；
                    III.尺寸大小不限，但须确保外物不会直接掉入孔内而碰触到具危险电压零件．
            b.    侧面，符合下列任一项要求即可
            I.   任何方向尺寸必需＜5mm
                    II.宽度在1mm内，长度则不限
                   III结构上采用百叶窗结构或类似的限制结构，可使外来的垂直掉落物向外偏离以避免触及产品内部裸露组件；
                   IV.开孔位置适当，并在其投影5度角范围内，无具危险电压零件存在．
                   C. 下方，符合下列任一项要求即可
            I.    无任何开孔
            II.   开孔大小不限，但须在下列物品下方：
            i.     PVC ,TFE ,PTFE, TEP 及NEOPRENE 做成绝缘导体及连接头；
            ii.    具阻抗保护或过热保护的马达；
            iii.  符合防火外壳要求的内部屏障或是细目金属纲或是其余类似物；
            III.  若有40mm以下的开孔，但须在防火等级V-1以上的零件之下；
            IV.  孔大小不限，但开孔上方须设遮蔽板；
            V.   若为金属底壳，开孔大小及孔距均应符合相关要求；
            VI.  以细目金属纲做屏蔽，其纲目大小不超过２mm*2mm,且织纲金属线之直  径不小于0.45mm; 总之:
            外壳开孔,固然千变万化,但是以TEST PIN测试时,不可碰触到具危险电压裸露零件
            3.标示方式

            (1)    标示种类

            a.   电源接口标示：设备外表应有的额定电力标示，标示内容应包括：
            I.    额定电压或额定电压范围，单位为V;
            II.   输入电流为直流，则需加上“ ----- ”的符号；
            III.  额定频率或额定频率范围，单位为Hz;
            IV.  若该设备须连接至多相电力系统，则须另外标示相数，如2￠,3￠等；
            V.    额定电流,单位为A或mA;
            VI.   制造商名称或商标符号或辩识符号;
            VII. 设备型号;
            VIII.若设备为class II,则须加上“    ”的符号;
            b.    电源输出端 插座旁须有清楚标示注明其所能承受最大负载；
            c.  电压切换开关 应在使用手册中详细述明其用途及使用方法；
            d.  保险丝
            I.    额定电流；
            II.   额定电压；
            III.  熔断特性（FAST 标示为“F”, SLOW或TIME  LAG标示为“T”）;
            IV.  防爆特性（LOW-BREAKING 标示为“L ”,HIGH-BREAKING 标示为“H”）;
            范例：T2.5AL,250V或F3.15AH,250V
            e.    端子
            I.     接地保护端子旁，应有“      ”标示；
            II.   水线（中性线）端子旁，应有“N” 标示；
            总之:可以有额外的标示,但先决条件是不可造成误导或混淆.
            　

            (2)    标示要求:

            I.    标示不可置于可取下的物品上；
            II.    上述标示种类之各种标示,经过酒精,汽油等有机溶剂及水测试后,须依然清晰可见，且为恒久标示．
            　

            4. 设计中的EMC问题
            (1)    EMC介绍

            EMC(ELECTRO-MAGNETIC
            COMPATIBILITY)即电磁兼容性，乃指产品在优良的设计下不干扰别的产品，也能忍受外界电磁干扰的能力，EMC包括EMI(ELECTRO-MAGNETIC
            INTERFERENCE)和EMC(ELECTRO-MAGNETIC
            SUSCEPTIBILITY).EMI即电磁干扰,指含有电子电机零件的仪器,装置整组设备
            或整套系统因动作而产生的一种电磁波噪声,或装置本身不需要的信号,经由辐
            射或传导路径影响其它装置,造成其它装置不正常或失真.EMS即电磁耐受性,也就是仪器,装置整组或整套系统本身具有抗拒外面噪声,
            免除被外界噪声干扰的能力.

            (2)    EMI/EMC管制:

            目前,世界上很多国家或地区对于电子信息产品的EMI/EMS均有严格的管制措施,如美国FCC,欧盟的CE,日本的VCCI及电气用品取缔法,澳洲的SMA,加拿大,韩国等国家或地区均有专司EMI/EMS管制法规条文,对于销往这些国家或地区的产品都须先经过测试合格,方可合法的运送及销售.(见下页)

            其中:  增益(dB)=10log10输出功率/输入功率=20log10输出电压/输入电压
            或  损失(dB)=10log10输入功率/输出功率=20log10输入电压/输出电压
            电压(dBμV)=20log10  该点以μV计之电压/标准强度(1μV)
            此电压是在50Ω阻抗上测得: 以跨在50Ω阻抗上之负载,1μV均方根电压所产生功率为参考标准.
            或  dBμV=20log10(50Ω阻抗上电压,单位为μV)
            dBμV表示高出1μV多少个dB,也就是以dB表示高出1μV/50Ω标准强度有多少．
            　

            (3)    THE IEC 801-2 TEST STANDARD FOR ESD(静电放电试验)

            A.    耦合方式
            I.    直接ESD
                i. 针对待测物之导体部分采用接触式放电:
                ii. 针对待测物之非导体部分采用空气式放电:

            II.    间接ESD
            均采用接触式放电处理
                 i. 水平耦合板(HCP)
                 ii.垂直耦合板(VCP)
            　

            (4)    THE IEC 801-4 TEST STANDARD FOR EFT(快速电性脉冲试验)

            a.    耦合方式
            I. 电容式耦合: 仿真传导耦合
                 III.空腔式耦合: 仿真辐射耦合

            (5)    电磁干扰之防制电路设计注意事项

            a.    振荡源输出处加EMI过滤电路组件如下
            b.    振荡源输出处加EMI过滤组件如EMI BEAD如下
            c.    CLK信号输出及输出处加EMI过滤组件BYPASS TO GND如下:
            d.    信号输出接口处加EMI过滤组件BYPASS TO GND如下:
            e.    电源输出处加EMI过滤电路组件BYPASS TO GND如下:
            f.    电源输出处加EMI过滤组件如下:
            总之: a. 接地面积尽量加大;   
                        b. 尽量使用多层板之设计.
            5.LED颜色

            (1)    RED: 危险或警告或+5V;
            (2)    YELLOW: 注意或+3.3V;
            (3)    GREEN: 安全或-12V;
            (4)    BLUE: 特别讯息;
            (5)    WHITE: 一般讯息或-5V;
            (6)    BLACK:GROUND;
            (7)    ORANGE: 5VS.