GB9706.1与GB4943.1关于开关电源要求的差异

医用设备安规与电磁兼容2020-05-22 14:50:09

针对开关电源产品,从结构和测试两个方面比较了GB9706.1和GB4943.1的异同点。在产品结构方面着重分析了指示灯、网电源熔断器、爬电距离和电气间隙、变压器的结构及防火外壳的差异。在测试方面,针对GB9706.1和GB4943.1各自应用的环境,分析了在电容放电、泄漏电流、电介质强度及温升测试方面的差异。

从设计用途看,GB4943.1-2011所涵盖的主要是在家庭或者办公环境中使用的信息技术产品,所需要防护熔断器最主要的功能是在异常情况下切断电路,而的对象主要是操作人员和受过专业训练的维修人员;不发生两个标准定义的各种危险,如超温、起火、绝缘崩GB9706.1-2007除了防护上述人员之外,还对设备的使溃等,从而保护设备和使用人员。

1.结构

设计开关电源的首要原则是确保其结构满足GB9706.1-2007和GB4943.1-2011的要求,下面比较这两个标准对开关电源结构要求的主要差异。

1.1 指示灯

开关电源经常使用指示灯来表明产品的工作状态。需要注意的是红色和黄色在医疗产品中有其特定的含义,用来指示相关警告或者是需要采取紧急行动的状况。所以如果开关电源需要同时满足两个标准的要求,且没有特别的考虑,指示灯应避免选择红色和黄色。

1.2 网电源熔断器

熔断器最主要的功能是在异常情况下切断电路,而不发生两个标准定义的各种危险,如超温、起火、绝缘崩溃等,从而保护设备和使用人员。在GB4943.1中无论对于I类或者II类产品,设备可以只配备一个熔断器。但是在GB9706.1中对于I类和功能接地的II类设备,每根导线都需要安装熔断器。由此可见,GB9706.1的要求更为严格。

1.3 爬电距离和电气间隙

安全距离是电源设计的关键,主要指初级、次级及初级和保护接地之间的距离。表1列举了GB9706.1和GB4943,1在爬电距离和电气间隙的确定方法上的差异。

从表中可以看出,在确定两点之间的距离要求时,按照GB4943.1,需要测量绝缘两端工作电压的峰值和有效值;而GB9706.1只需测量工作电压的有效值。

此外,在确定电气间隙和爬电距离时,GB4943.1明确规定可以使用线性插值法,而在GB9706.1并没有提及此概念。举例来说,待测两点之间的工作电压是250V(有效值),GB9706.1中相应的电气间隙和爬电距离分别是5mm和8mm;若其工作电压是251V(有效值),在不考虑线性插值法时,根据GB9706.1中的表格16相应的电气间隙和爬电距离分别是7mm和12mm。由此不难看出,虽然工作电压只增加1V,但要求的距离却几乎增加50%。因此在空间距离的要求上,GB9706.1通常更一般情况下,满足GB9706.1即可同时满足两个为严格。标准的要求。


1.4 变压器中的绝缘胶带

对于在变压器中起双重或加强绝缘作用的胶带,两个标准有不同的要求,详见表:

由表中可以看出,如果要设计符合两个标准的开关电源,变压器中使用的绝缘胶带必须满足下列条件之一:

(1)使用两层胶带且胶带的厚度至少0.3mm,并通过相应测试;

(2)使用三层胶带并通过相应测试。

1.5 防火外壳

GB4943.1中明确提出对总质量不超过18kg的移动式设备必须具备不小于V-1等级的防火外壳,而在GB9706.1中并未对防火外壳的具体要求做出明确的定义。由此,如果开关电源产品的防火外壳满足GB4943即可认为同时满足GB9706.1的相关要求。

2.测试

对于开关电源类产品,GB4943.1和GB9706.1所适用的测试项目是基本一致的,其差异性主要体现在测试设备、测试方法和测试判定上。下面列举几个代表性的差异。

2.1 电容放电测试

GB4943中规定拔除插头1s后,插头上的残余电压必须衰减到初始值的37%以下;而GB9706.1中规定拔除插头1s后,设备的残余电压不得超过60V。由此可见,在通常情况下,GB9706.1的条款比GB4943.1更加严格。因此,在X电容和泄放电阻的选择上面,厂家只需要按照GB9706.1的要求来设计产品就可以满足两个标准的要求。

2.2 漏电流测试

GB4943称漏电流为接触电流,这个名称更加形象地在GB4943描述了漏电流的作用机理。对于漏电流测试,在GB4943和GB9706.1中所使用的测试网络是不一样的,如图1和图2所示。这是因为两个标准需要防护的对象有所不同,通过人体简化所得到的阻容网络也有所不同,这个在测试设备的选择上需要加以注意。另外GB9706.1规定需要测量正常工作状态和单一故障条件下的漏电流;而GB4943.1中并没有相关的要求。GB9706.1还规定需要同时考虑在湿热处理前后分别进行漏电流测试。

2.3 电介质强度测试

电介质强度的数值是由相应绝缘部位的工作电压值来确定的。GB4943.1中要求测量的是工作电压峰值(Vpk),在其中的表5B查找相应的峰值来确定电介质强度数值。而在GB9706.1表5的注2中则要求首先测量开关电源(Vpk-pk),以此确定基准电压(U),再的工作电压的峰-峰值用得到的基准电压(U)对照表5得到电介质强度数值。由此可见,两个标准确定的电介质强度的方法是不完全一样测得开关电源两端的最大工作电压Vpk为的。举例来说,347V、Vpk-pk为894V。由此得到对应于GB4943和GB9706.1的电介质强度数值分别为3000V(交流)和4265V(交流)。在大部分情况下,GB9706.1对电介质强度的测试要求更为严格。

2.4 温升测试

GB9706.1的表10a)和表10b)是对不同部件温升值的划分。针对表10a)中的部件,需要在温升测试后把所获得的结果换算到环境温度为40℃(如果厂家宣称的设备环境许可温,而表10b)中相应的部件仅需要在环境度不超过40℃)温度为25℃的情况下满足即可。而对GB4943而言,温升测试的数值只是需要调整到厂家宣称的最大环境温度即可(不小于25℃)。需要注意的是,在GB4943用到的是最高温升的概念,GB9706.1用到是温度限值的概念,这个只要在实际测试中做相应的调整即可,其本质没有区别。另外,对于绝缘系统温度两个标准限值不一样,例GB4943的判据是100℃,而GB9706.1如A级绝缘系统,的判据是105℃。

此外,GB4943.1和GB9706.1在标签耐久性测试的方法、输入测试的结果判定方法上也还存在着差异,开关电源设计人员可以直接参考两个标准的具体内容。

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