开关电源中的一些安规

开关电源中的安规认识

开关电源漏电保护 当开关电源的输入、输出电压交流超过36V, 直流超过42V 时，需要考虑触电 问题。安规规定：任何两个可触及件或任何一个可触及件与电源的一极间漏 电不要超过 及件与电源的一极间漏电不要超过0.7mAp 或直流 2mA。 输入电压为开关电源220V时，其冷热地之间的爬电距离不能小于6mm,两端 口线间的间距必须大于3mm。 开关变压器的初次级之间的耐压要求使用交流3000v,设定漏电流为10mA。 进行1分钟的测试，其漏电流必须小于10mA. 开关电源的输入端对地(外壳)的耐压使用交流1500V,设定漏电流为10mA, 进行1分钟的耐压测试，其漏电流必须小于10mA。 开关电源的输出端对地(外壳)的耐压使用直流500V,设定漏电流为10mA, 进行1分钟的耐压测试，其漏电流必须小于10mA。

安全距离 两线中的一次侧和二次侧安全距离：6mm,加1mm破沟 也要4.5mm。 三线中的一次侧和二次侧安全距离：6mm,加1mm破沟 也要4.5mm。 保险丝两铜箔之间安全距离>2.5mm。加1mm破沟也要 1.5mm。 L—N,L—GND,N—GND.之间的距离大于3.5mm。 初级滤波电容脚间距>4mm。 初次级间安全距离>6mm。

PCB布线要求 铜箔与铜箔之间：0.5mm 铜箔与焊点之间：0.75mm 焊点与焊点之间：1.0mm 铜箔与板边之间：0.25mm 孔边与孔边之间：1.0mm 孔边与板边之间：1.0mm 铜箔线宽>0.3mm。 转弯角度45° 平行线之间布线时要求等间距。

安全要求 从安规的元件中找出安规要求– 保险丝，其两个焊盘间的爬电距离>3.0mm (min)。在发生后级短路后，要在 – 安规电容X,Y。其考虑耐压和容许的漏电流。 在亚热带环境中其设备的漏电流要<0.7mA,工 作在温带环境中的设备漏电流要<0.35mA,一 般的Y电容要不大于4700pF。容量>0.1uF的X 电容要加泄放电阻。在正常工作的设备掉电后， 其插头间的电压在1秒内的电压值不大于42V。

保护测试 在开关电源总输出功率大于15W时，应进行短路测试。 – 输出端短路时，电路内不能发生有过热、起火，或者 燃烧时间在3内。 – 相邻线路之间距离小于0.2mm时，可认为是短路。 – 电解电容应进行短路实验，此时因为电解电容很容易 失效，在进行短路测试应注意器件，防止起火。 两种不同性质的金属不能作为接插件，因为会产生电腐蚀。 焊点与元件引脚的接触面积要大于元件引脚的横截面积。 否则被认为是虚焊。

安全举例

安全举例

影响开关电源的器件-电解电容

电解电容是开关电源中最不安全和对开关电源平均无故障工作 时间MBTF影响最大的器件。 电解电容使用一段时间之后，

电容量会减小，纹波电压会增大， 所以很容易发热失效。 大功率电解电容发热失效时，经常会引起爆炸，因此，直径大 于10mm的电解电容，要具有防爆功能。具有防爆功能的电解 电容是在电容器外壳的顶部开十字槽，并在引脚的底部还要留 排气孔。 电容器的使用寿命主要由电容器内部的温度来决定，而电容器 的温升主要与纹波电流与纹波电压大小有关，因此，一般电解 电容器给出的最大纹波电流和纹波电压参数，都是在特定工作 温度(85℃或105℃)和特定使用寿命(2000小时)条件下的 纹波电流值，即：在此最大纹波电流和纹波电压的条件下，电 解电容器的寿命只有2000个小时。当要求电容器的使用寿命大 于2000小时以上时，需按下式来设计电容器的使用寿命。

下面是根据著名的阿列纽斯理论得出的电解电容使用寿命计算公式：

式中： L:实际使用平均寿命； L b :最大工作温度下的基本寿命 ，一般为2000小时(要查阅资 料); T max :最大工作温度，一般为85℃或105℃; T a :实际环境温度； T h :寿命折半所需之温度量，一般为10℃或12℃; ΔT jo :加上最大额定波纹电流后，电容器的内部温升与电容器的 封装结构有关，取值范围：3.5~10℃ ΔT j :加入实际波纹电流后，电容内部的温升。

其中：

式中： F:频率系数 ，频率系数在产品目录或规格书中列出，一 般定义工作频率为120Hz或100kHz时F=1,其它工作频率时 ，F大于或小于1; Io :最高工作温度时的额定波纹电流 ； I:实际波纹电流 。 根据上面公式计算结果，电解电容器的温度每升高10℃~ 12℃,电解电容寿命就会降低一半。例如，如果要求电解电容 器的使用寿命达到5万小时，则电解电容器的最高工作温度就 不要超过55℃ 。