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安规基础知识培训


主讲:

培训目的:本次培训作为一个基础知识讲座,旨在使 大家对开关电源的原理有一个基本认识,熟悉电源的 相关元器件,了解安规方面的基础知识。

目录
一、电源板的组成与工作原理 二、音视频产品安规基础知识 三、电源板常用元器件的检测

第一章 电源板的组成与工作原理

电源模块:

平板电视的核心组件之一
电源模块 按键板组件 主板组件 屏组件 遥控板组件 扬声器组件

各种类型的开关电源

开关电源的作用
? 开关电源就是通过电路控制开关管进行高速导通与截止,将直流电 转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的 一组或多组电压。 ? 开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变 压器,而非隔离的未必一定有。

开关电源的工作原理
开关电源的工作原理是: 1、交流电源输入经整流滤波成直流; 2、通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将直流加到开关变 压器初级上; 3、开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; 4、输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以 达到稳定输出的目的。

开关电源的组成

开关电源的主要电路大致由输入电路、变换电路、控制电路、输出

电路四个主体组成。
开关电源的构成原理: (一)输入电路:防雷电路、线性滤波电路、整流滤波电路。

作用:把输入电网交流电源转化为符合使用要求的直流输入电源。
1、防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由防雷电路进行 保护,当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高

压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,保险管会烧毁保护后级电路。

2、EMI滤波电路:抑制谐波和噪声。交流电源输入时一般要经过厄 流圈或者滤波器,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网 的干扰。当电源开启瞬间,要对滤波电容充电,由于瞬间电流大, 加在热敏电阻(负温度系数元件)就能有效地防止浪涌电流。因瞬 间能量消耗在热敏电阻上,一定时间温度升高后热敏电阻值减小, 这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常使用。

EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干
扰,同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰。在优质电源 中一般都有两极EMI滤波电路。

⑴ 一级EMI电路:交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电
路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路 ,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波

和同相干扰信号,同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来,构成了
电源抗电磁干扰的第一道防线。

⑵ 二级EMI电路:市电进入电源板后先通过电源保险丝,然后再次 经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波,然 后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。保险丝能在电源功率太 大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件,而限流电阻含有 金属氧化物成分,能限制瞬间的大电流,减少电源对内部元件的电 流冲击。 3、整流滤波电路:把交流变为直流。经过EMI滤波后的市电,再经

过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。通过桥式整流电
路,将输入端的交流电转变为脉冲直流电。若滤波电容较小,输出 的交流纹波将增大。

? 一般说来,在全桥附近应该有两个或更多的高大桶状元件,即高压 电解电容,其作用是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳 的直流电。高压电解电容的使用与开关电路的设计有密切关系,其 容量往往是以往电源评测时的焦点,但实际上它的容量和电源的功 率毫无关系,不过增大它的容量会减小电源的纹波干扰,提高电源 的电流输出质量。

(二)变换电路:含开关电路、输出隔离(变压器)电路等,是开关电源 电源变换的主通道,完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。这

一级的开关功率管是其核心器件。
1、开关电路 驱动方式:自激式、他激式。

变换电路:隔离型、非隔离型、谐振型。
功率器件:最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。 调制方式:PWM、PFM、混合型三种。其中PWM最常用。

2、变压器输出
分无抽头、带抽头。半波整流、倍流整流时,无须抽头,全波时必须有抽 头。

? 在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开 关管的要求就越高; ? 开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到 需要的输出; ? 一般还应该增加一些保护电路,比如短路保护,否则可能会烧毁开 关电源。

(三)控制电路:向驱动电路提供调制后的矩形脉冲,达到调节输出电压的 目的。

基准电路:提供电压基准。
采样电路:采取输出电压的全部或部分。 比较放大:把采样信号和基准信号比较,产生误差信号,用于控制电源PM

电路。
V/F变换:把误差电压信号转换为频率信号。 振荡器:产生高频振荡波。

基极驱动电路:把调制后的振荡信号转换成合适的控制信号,驱动开关管
的基极。

PFC电路:PFC电路称为功率因素校正或补偿电路,功率因素越高, 电能利用率就越大。 开关三极管与开关变压器:开关电源顾名思义其核心就是开关 二字。开关三极管和开关变压器是开关电源的核心部件,通过自激 式或他激式使开关管工作在饱和、截止(即开、关)状态,从而在 开关变压器的副绕组上感应出高频电压。

(四)输出电路:整流、滤波。把输出电压整流成脉动直流,并平滑成低
纹波直流电压。将整流后的直流电压采用负反馈进一步稳定直流电压。

开关电源辅助电路:包括输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电

路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

滤波电容 位号:C1 耐压值:450V 容量:100 uF

LCD TV电源工作流程:
主电源 L N

输入滤波电路

滤波电路

整流电路

功率因数校正 (PFC)电路 400Vdc 逆变器 音频电路 调谐器 逻辑IC

DC-DC电路 注:PFC电路用于将桥堆整流后的+300V电压升高至+400V

辅助电源

DC-DC电路

遥控板

T型号的原材料,能承受最大电流为3.15A, 最大电压为250伏,过载就会熔断保护电源。 位号:F1 标注:T3.15AH/250V

第二章 音视频产品安规基础知识

安规,也就是“安全标准规范“的简称。
电器产品的五大潜在危险及相应的防护设计使用电器产品时所可 能发生的危险不外乎是触电、能量、火灾、高温、机械等五大项。安

全的原则在于避免由于下列各种危险所造成的人体和财产损害或危害
的可能性: 电击 (Electric Shock);

能量 (Energy Hazards) ;
火灾 (Fire Hazards); 机械 (Mechanical);

热 (Heat Hazards);
辐射 (Radiation Hazards); 化学 (Chemical Hazards)。

大电流电源或大电容电路的相邻电极间短路时﹐可能导致引起下述的危险﹕
● 燃烧; ● 起弧;

● 溢出熔融金属。

插头

? 备注:
小于42.4Vpeak或36Vdc的电压,通常视为不具危险的电压。

安规对制造的装置与电组件有明确的陈述与指导,以提供具有安全与
高品质的产品给终端使用者。 安规认证:被国家认可的国家认证机构,对通过有关检验的电子产品

予以认可,承认这些产品符合有关安全标准。安规认证分为强制性认证和
非强制性认证。

安规认证类别
安规认证包括: 1、EMC(电磁兼容性):EMS(电磁灵敏度)与EMI(电磁干扰)

2、安全

常见安规认证及其标志
中国安全强制性认证标志:CCC

通过中国安规认证的产品必须在产品及其包装上标示3C认证标志。
认证机构:中国质量认证中心(英文缩写:CQC)。 检查频次﹕一年一次。

UL是美国的安全认证:

CE是欧洲的安全认证:

CSA是加拿大的安全认证:

TUV是德国的安全认证:

强制性产品认证:

非强制性产品认证:

UL认证标志的分类
UL认证标志的分类: 1、列名标记:适用于完整的产品以及有资格人员在现场进行的替换或

安装的各种元器件和装置,如:计算机、保险丝……
2、认可标记:主要用于元器件、原材料。 3、分级标记:仅对产品的特定危害进行评价,或对执行UL标准以外的

其它标准(包括国际上认可的标准,如IEC和ISO标准等)的产品进
行评价,一般指工业或商业上使用的产品,如:灭火器……

安规标志所处的位置: 安规标签:

元器件:

外包装:

注:1、安规标签上必须标明生产组装地;
2、安规标签上必须有产品机种名称、技术参数等; 3、如果生产地址变更,则要申请地址变更。

安规要求的项目
? 安规要求的项目:
A、耐电压; B、绝缘电阻; C、漏电流。

电子产品的绝缘类型
1.基本绝缘(工作绝缘):带电体与不可触及金属件之间的绝缘,是保证电 气设备正常工作和防止电击的基本绝缘。 2.附加绝缘(保护绝缘):不可触及金属件与可触及金属件之间的绝缘,是 用于工作绝缘损坏后防止电击的独立绝缘。 3.加强绝缘:用于带电部分的一种单一绝缘系统,其防触电保护等级相当于 双重绝缘。

4.双重绝缘:由基本绝缘和附件绝缘组合而成的绝缘。

? I类设备不仅靠基本绝缘,还包括一种附加的安全措施,即将可触及金

属件与设施固定布线中的保护接地线相连接。一般情况下,PE线的插
头要略长于其他两根线的插头,也就是它要优先接通,通过这一点可以 判定设备属于I类设备。

? II类设备不仅靠基本绝缘,还具备双重绝缘或加强绝缘。II类设备无须
再采取接地、接零等安全措施。

? III类设备防触电保护依靠安全特低电压供电,且设备内可能出现的
电压不会高于安全特低电压。III类设备从电源方面就保证了安全, 应注意III类设备不得具有保护接地手段。

? 加强绝缘属于II类设备的绝缘结构,包括双重绝缘、加强绝缘及另加
总体绝缘等三种绝缘结构形式。单一的加强绝缘应具有上述双重绝 缘同等的绝缘水平和机械强度。

II类设备的类型
按照外壳特征,II类设备分为以下三种类型: ?绝缘外壳基本上连成一体的II类设备。其外壳上除铭牌、螺钉等小金属 物件外,其他金属部件都在绝缘外壳内。外壳构成补充或加强绝缘的全 部。 ?金属外壳基本上连成一体的II类设备。其外壳与带电体之间尽量采取双 重绝缘;无法采取双重绝缘的部件可采取加强绝缘。 ?兼有绝缘外壳和金属外壳两种特征的II类设备。

绝缘类型

我国电器安全
国家对常用电器安全共分0类、01类、Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类五个大类。 ?0类:这类电器只靠工作绝缘,使带电部分与外壳隔离,没有接地 。 这类电器主要用于人们接触不到的地方,如荧光灯的整流器等电器。 这类电器的安全不高。 ?01类:这类电器有工作绝缘,有接地端子 接地或不接地使用。如用于 干燥环境(木质地板的室内)时不接地,否则应予接地,如电烙铁等。

Ⅰ类:有工作绝缘,有接地端子和接地线规定必须接地和接零。接地
线必须使用外表为黄绿双色的铜芯绝缘导线,在器具引出处应有防 止松动的夹紧装置,接触电阻应不大于0.1W。

Ⅱ类:这类电器采用双重绝缘或加强绝缘 ,没有接地 。所谓双重绝
缘是指除有工作绝缘外,尚有独立的保护绝缘或有效的电器隔离。 这类电器的安全高,可用于与人体皮肤相接触的器具,如:电推剪

、电热梳等。
Ⅲ类:使用安全电压(50V以下)的各种电器,如剃须刀、电热梳、电 热毯等电器,在没有安全接地又不干燥绝缘环境的 下,必须使用安

全电压型的产品。

在直流电压为500V的条件下进行测试: ?基本绝缘的绝缘电阻不得低于2MΩ;

?附加绝缘的绝缘电阻不得低于5 MΩ;
?加强绝缘的绝缘电阻不得低于7 MΩ。

电源板安全关键元器件
? 电源板安全关键元器件包括: 1.开关变压器 6.保险丝

2.逆变变压器
3.电源滤波器 4.跨线电容

7.光电耦合器
8.压敏电阻 9.泄放电阻

5.隔离电容

长虹欣锐
型号:R-HSL22-3N01(A面)

保险丝 跨线电容

逆变变压器

光电耦合器 电源滤波器 压敏电阻 隔离电容 隔离变压器

长虹欣锐
型号:R-HSL22-3N01(B面)

R2 R1
泄放电阻

R3

开关电源与开关电源变压器的区别
1.开关电源是利用 现代电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间

比率,维持稳定输出电压的一种电源。
2.开关电源里的变压器只是开关电源中的一个元件,和其它电源里的变 压器工作原理一样。只是开关电源所须的变压器功率要小一点。

? 规定耐压值的计算方式: 例如:工作电压为230V的电器,规定耐压值是多少? 1)如果是普通绝缘,那么: A. 一般检查: 1000+2?230=1460V,取1500V B. 产线连续性检查: (1000+2?230)?1.2=1752V,取1800V

2)如果是双重绝缘,那么:
A.一般检查: (1000+2?230)?2=2920V,取3000V

B.产线连续性检查:
(1000+2?230)?1.2?2=3504V,取3600V

关于高频电子变压器的定义: 现在对电子变压器工作频率的高、中、低划分有一个通行的说法, 即工作频率50Hz或60Hz叫工频,或者在它以下的叫低频;60Hz至20kHz 叫中频,比如400Hz是中频,而不是工频;20kHz以上叫高频。 为什么选20kHz为界限?因为20kHz是声频上限,超过它就听不见可 闻噪声。所以,工作频率超过20kHz,从20kHz起到MHz级、GHz级是高 频。

变压器的安规要求
? 对变压器、电感的安规要求:

变压器、电感在电子电气产品中是一种非常重要的安规材料,一般来讲它
们主要有如下几点要求: 1) 骨架(BOBBIN)必须是防火阻燃材料,并且骨架材料的厚度必须满足安

规认证机构的要求。
2) 漆包圆铜线必须在绝缘和耐温等级上满足安规认证机构的要求。 3) 外包绝缘胶带的厚度必须符合安规认证机构的要求。

4) 绝缘漆(凡力水)虽然安规认证机构没有特别要求,但其绝缘组抗 和耐温等级也必须与变压器本身相适应。 5) 以上材料一般均要求通过安规机构的安规认证。 6) 对于变压器成品,如果在使用中温度超过一定的范围,还要对变 压器的绝缘系统做单独的认证。

变压器绝缘材料要求
变压器绝缘材料要求: 1、绝缘材料:在绕制变压器中,线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离,

均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作,层间可
用聚脂薄膜或电话纸作隔离,绕阻间可用黄腊布作隔离。 2、导线材料:绕制变压器通常用的导线材料有漆包线,沙包线,丝包线 ,最常用的漆包线。对于导线的要求,是导电性能好,绝缘漆层有足够 耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用高强度的聚 脂漆包线。

3、铁心材料: 变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片,高硅片,钢片中加入 硅能降低钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减少。 4、浸渍材料: 变压器绕制好后,还要过最后一道工序,就是浸渍绝缘漆,它能增强变 压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命,一般情况下,可采用

甲酚清漆作为浸渍材料。

电源变压器的参数
1、工作频率

变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频
率称工作频率。 2、额定功率 在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的输出功率。 3、额定电压

指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。

4、电压比

指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别
。 5、空载电流 变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空 载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对 于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。 6、空载损耗 指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次 是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。

7、效率 指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大, 效率就愈高。变压器传输电能时总要产生损耗,这种损耗主要有铜损和铁 损.铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗. 变压器的铁损包括两个方面: 一是磁滞损耗,另一是涡流损耗。变压器的效率与变压器的功率等级有密 切关系。通常功率越大,损耗与输出功率就越小,效率也就越高. 反之,功率越小,效率也就越低. 8、绝缘电阻 表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低 与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

9、温升 温升:变压器投入运行时,线圈温度高出周围环境温度的部分称为

线圈温升。温升有最热点温升和平均温升两种。一般以线圈的平均
温升作为变压器的温升指标。温升是影响变压器寿命的重要因素。 变压器的允许温升由其绝缘耐热等级确定。

例如:
各种绝缘耐热等级的最高工作温度 绝缘耐热等级 A E B F H C

允许最高工作温度/c 105 120 130 155 180 >180

变压器的检测主要包括以下内容: 1、通过观察变压器的外观来检查其是否有明显异常现象:如线圈引 线是否断裂,脱焊,绝缘材料是否有烧焦痕迹,铁心紧固螺杆是否 有松动,硅钢片有无锈蚀,绕组线圈是否有外露等。

2、绝缘性测试:用万用表R?10k档分别测量铁心与初级,初级与各 次级、铁心与各次级、次级各绕组间的电阻值,万用表指针均应指 在无穷大位置不动。否则,说明变压器绝缘性能不良。

3、线圈通断的检测:将万用表置于R?1档,测试中,若某个绕组的 电阻值为无穷大,则说明此绕组有断路性故障。

4、判别初、次级线圈:电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分 别从两侧引出的,并且初级绕组多标有220V字样,次级绕组则标出

额定电压值,如15V、24V、35V等。再根据这些标记进行识别。
5、一般小功率电源变压器允许温升为40℃~50℃,如果所用绝缘材 料质量较好,允许温升还可提高。

8、电源变压器短路性故障的综合检测判别:电源变压器发生短路性故 障后的主要症状是发热严重和次级绕组输出电压失常。通常,线圈内部 匝间短路点越多,短路电流就越大,而变压器发热就越严重。检测判断 电源变压器是否有短路性故障的简单方法是测量空载电流。存在短路故 障的变压器,其空载电流值将远大于满载电流的10%。当短路严重时, 变压器在空载加电后几十秒钟之内便会迅速发热,用手触摸铁心会有烫 手的感觉。此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。

变压器的检验: ①检测绝缘电阻:用500V兆欧表测量绕组与铁心之间、各绕组之间的绝 缘电阻,应≥500MW。 ②检测次级的空载电压:初级加上额定电压之后,各次级的空载电压误 差应在≤3%-5%。 ③空载电流的检测:次级空载、初级加上额定电压之后,流过初级中的 电流叫空载电流。这个数值越小,说明变压器的质量越高。正常时,空 载电流值应为满载电流值的10%一15%。 ④温升试验:次级加上额定负载,连续工作6-8小时,绕组和铁心的温升 不能超过50-60℃。

电源插座: ? 目前,我们使用的电源插座大多是单相三线插座或单相二线插座。单相三 线插座中,三个插头呈正三角形排列,其中上面最长最粗的铜制插头就是 地线。地线下面两个分别是火线(标志字母为“L”,Live Wire)和零线 (标志字母为“N”,Naught wire),顺序是左零右火(插头背面对着自 己本人时)。凡外壳是金属的家用电器都采用的是单相三线制电源插头。 ? 插头设计成“左零右火”的目的:减少发生触电时所产生的危害性,因为 电流从左手流经大地的途径是危险的,这个途径流经心脏的电流最大。

? 火线和零线的区别在于它们对地的电压不同:火线的对地电压等于220V;

零线的对地的电压等于零(它本身跟大地相连接在一起的)。所以当人的
一部分碰上了火线,另一部分站在地上,人的这两个部分这间的电压等于 220V,就有触电的危险了。反之人即使用手去抓零线,如果人是站在地上

的话,由于零线的对地的电压等于零,所以人的身体各部分之间的电压等
于零,人就没有触电的危险。 ? 如果火线和零线一旦碰起来,由于两者之间的电压等于220伏,而两接触点

间的电阻几乎等于零,这时的电流非常大,在火线和零线的接触点处将产
生巨大的热量,从而发出电火花,火花处的温度高到足以把金属导线烧得 熔化。

? 单相三线制电源:通俗一点讲:单相指一根火线和零线构成,电压 为220v,三相指由三根火线构成,每一相交流电正弦波相位相差120 度,相与相之间的电压为380v,(三相有三相四线制(多一零线) 和三相三线制两种),二相就是双火线构成380v。 ? 单相三线制是指将单相电压分成相位相差180°的两个单相电压而中 间是直接接地的一种供电方式。如图所示: (标准单相三线制供电线路)

安规电容
? 安规电容是指用于电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全 的场合。只要通过安全规则认证的都叫安规电容。安规电容,采用 IEC标准。根据IEC 60384-14(电子设备用固定电容器),电容器分 为X电容及Y电容。它们主要用于电源滤波器,起到电源滤波作用, 分别对差模、共模干扰起滤波作用,即:X电容抑制差模干扰,Y电 容抑制共模干扰。X Y电容都是需要用安规电容。

? 1. X电容是指跨接于L-N之间的电容器,一般选用金属薄膜电容; ? 2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器,一般是成对出现。

X电容与Y电容在电源板中的分布:

? 基于漏电流的限制,Y电容值不能太大,一般X电容是uF级,Y电容是nF

级。
? 在安规标准上,按脉冲电压分类,X电容分为X1、X2、X3电容;按绝缘 等级分类,Y电容分为Y1、Y2、Y3。

? X电容分类:

X电容分为X1、 X2、 X3,主要差别在于: 1、X1耐高压大于2.5 kV,小于等于4 kV;

2、X2耐高压小于等于2.5 kV;
3、X3耐高压小于等于1.2 kV。

X电容一般是薄膜电容MKP之类,方型外观。如图所示:

Y电容分类: Y电容也有薄膜电容,不过耐压不大,所以多数Y电容是陶瓷电 容,耐压1KV以上。

Y电容分为Y1、Y2、Y3、Y4,主要差别在于:
1、Y1耐高压大于8kV; 2、Y2耐高压大于5kV; 3、Y3耐高压N/A; (注:N/A在这里的意思表示没有具体参数,N/A又作“Not Available”)

4、Y4耐高压大于2.5kV。

? Y电容的电容量必须受到限制,从而达到控制在额定频率及额定电压 作用下,流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。 GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网 电压耐压外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安 全余量,避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象,Y电容的耐 压性能对保护人身安全具有重要意义。

安规电容的使用
一、抑制电源电磁干扰用电容器 当在电源跨线电路中使用电容器来消除噪音时,不仅仅只有正常 电压,还必须考虑到异常的脉冲电压(如闪电)的产生,这可能会导 致电容器冒烟或者起火。所以,跨线电容器的安全标准对于在不同国 家有严格规定,故必须使用经过安全认证的电容器。

二、不允许将直流电容器用作跨线电容器使用

对于X2类抑制电源电磁干扰用电容器,应适用于在电容器失效
时不会导致电击危险的场合,如电源跨线路连接,可承受2.5kV的脉 冲电压。 对于Y2类抑制电源电磁干扰用电容器,应适用于在电容器失效 时不会导致电击危险的场合,用于电源跨线路连接时,能承受5kV的 脉冲电压冲击,不致发生击穿现象。

各大厂家做的安规电容要满足安规标准,一个安规电容可以满 足Y电容的要求,也可以做成满足X电容要求。所以有的安规电容上 标注有X1Y1、X1Y2…… 火线与零线之间接个电容就呈X,而火线与地线之间接个电容就 呈Y。由于火线与零线之间的电容,受电压峰值的影响,避免短路, 比较注重的参数就是耐压等级,在电容值上没有定限制值。火线与

地线之间的电容要涉及到漏电安全的问题,因此它注重的参数就是
绝缘等级。

电磁干扰滤波器典型电路

接地电阻和绝缘电阻
? 接地电阻和绝缘电阻是完全不同的两个概念。 ? 绝缘电阻是指绝缘材料的绝缘程度,一般都要求在几百千欧以上,以大 为好。

? 接地电阻按接地的功用不同可分为保护接地、工作接地、防雷接地、信
号地接地、防静电接地和隔离接地等等。

接地的类型
? 保护工作人员人身安全的接地措施称为安全保护接地。 ? 为了使电器设备能够正常工作而采取的接地措施称为工作接地。 ? 防雷击的避雷装置的接地称为防雷接地。 ? 通讯、电子系统为抑制噪声和防止干扰的接地称为信号地接地。

? 对于不同的接地装置,接地电阻的要求也不相同,从0.1欧到20欧,
以小为好。 ? 接地装置能否符合要求,主要指标就是接地电阻。

电子产品和设备的正常运行条件之一就是其绝缘材料的绝缘程 度即绝缘电阻的数值足够。当受热和受潮时,绝缘材料便老化,其 绝缘电阻便降低,从而造成电器设备漏电或短路事故的发生。为了 避免事故发生,就要求经常测量各种电器设备的绝缘电阻,判断其 绝缘电阻是否满足设备需要。

电气间隙与爬电距离
? 名词解释: 1、 安全距离包括电气间隙(空间距离),爬电距离(沿面距离)和 绝缘穿透距离。 2、 电气间隙:两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测 量的最短距离。

3、 爬电距离:两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表

面测量的最短距离。

? 下图是一颗元器件的两个引脚,把两个引脚之间的PCB挖了一个孔:

4、抗电强度:

5、 一次电路:一次电路是直接与交流电网电源连接的电路。 6、 二次电路:二次电路是不与一次电路直接连接,而是由位于设备内 的变压器、变换器或等效的隔离装置或由电池供电的一种电路。

音视频产品常见不合格项分析
对音视频产品安全的基本要求: ①防触电

一般我们采用的防护措施有:II类,在带危险电压的零部件与可触及
件之间采用双重绝缘、加强绝缘;I类设备,把可触及导电件与保护地相 连。

②防过高温度
主要是为了避免触及温度过高部件引起烫伤以及高温可能导致的其它 危险。在大量的型式试验中,正常工作条件下的温升基本都可以符合标准

和安全的要求,但在故障条件下,有可能出现温度过高导致起火,或者加
强绝缘击穿导致触电危险。

③防辐射 主要是使电离辐射和激光辐射能量限制在安全的范围内。 ④防爆炸 主要是防大容量电容器等引起的爆炸伤害。 ⑤防机械危险 对功能需要的危险运动部件应提供足够的防护,确保设备的机械稳定 性等。

⑥防着火
着火的主要起因有:过载、元器件失效、绝缘击穿、接触不良、起弧 等。一般采用的措施有:选用适当额定值的零部件;防止在正常和故障条

件下产生过高温度;限制易燃材料的用量;控制引燃源与易燃材料的相对
位置或引燃源附近使用阻燃材料;使用防火罩或防火外壳等。

安全设备的分析与判定
根据标准IEC60065:2001及其最新修订件,对潜在的不安全设备进 行分析与判定: 1 标记和说明 标记和说明是指导使用人员正确安全使用器具的重要依据,在产品

型式试验中发现标记和说明书的不合格比例较高,主要都是由于标记使
用的随意性、没有严格按标准要求来标识,说明书没有标准要求的相关 内容说明而造成。

? 1.1 典型的不合格铭牌:
1)使用直接打印的铭牌作为标记,不符合耐久性的要求,用水和汽油进行 擦拭,出现模糊,卷边。

2)铭牌和设备上未有制造厂或责任经销商的名称、商标或识别标记;机型
代号或型号标志等。 3)II类设备没有标识“回”形符号。 4)交流未标符号: ? 直流未标符号: 5)是要连接到交流电网电源的设备,未标额定消耗电流或额定消耗功率。 标记的内容是否符合标准可以通过视检进行判定。铭牌标记应确保耐 久,清晰并按照标准使用正确符号。

2 防触电结构的要求
设备的结构要保证危险带电与可触及部件之间足够隔离和绝缘,未充分绝 缘的如用清漆、有溶剂漆、普通纸等标准列举的及不够充分防护的材料覆盖

的导电零部件被认为是裸露零部件。
2.1 第8.6条对跨接的电阻,电容等元器件有相关的要求。 如DVD机的开关电源电路,样品为II类设备,其额定电源电压为240V,

PCB板上危险带电与导电外壳间的绝缘为加强绝缘,跨接在其间的电容为单个
电容,且是Y2小类电容,不符合标准IEC 60065中的第8.6条和第14.2.1条。 整改可将Y2小类电容器更换为Y1小类电容器。或者根据IEC 60065的第 8.6条,将满足条款14.2.1a)的两个有相同额定值的电容器和阻容单元串联跨接 在危险带电与导电外壳间上。

2.2 如常见的DVD播放机为II类器具,且外壳为导电外壳,进入器具内部后 ,变为只有单层绝缘PVC电线,由于内部导线较长可触及导电外壳,即可

触及零部件与电线或电缆中和电网电源导电连接的电线或电缆中的导体之
间不是双重绝缘,不符合标准第8.10条的要求。 要使产品符合标准要求,只要更换符合电线电缆标准及第8.9条对绝

缘的要求的双重绝缘电线,如由聚氯乙烯材料制成,基本绝缘或附加绝缘
厚度至少为0.4mm ,或者增加一层符合第8.9条要求的附加绝缘构成双重 绝缘,可满足标准的要求。

3 故障条件
设备在故障条件下工作时.由于故障电流较大,瞬时功率非常高,通常 是正常工作条件下的几倍到十几倍,甚至更高。如果产品没有任何保护措

施,温度会骤升,直至起火,或者元件损坏断开电路。这种情况就会有触
电,过高温甚至起火等危险。使设备周围存在着火危险;设备内产生的异 常热损害安全。

3.1 常见故障试验部位,标准中明确指出:
电气间隙和爬电距离小于标准限值,则将其短路;短路或断开电阻器、 电容器、绕组、扬声器、光电耦合器、压敏电阻器。但如上述元器件符合 标准的相关要求,则不用施加相关故障试验;含有音频放大器的设备,输 出端子连接最不利负载阻抗,包括短路和开路,使用标准所述的标准信号 。

在进行故障试验中,对于不同的设备,故障的影响程度并不一样 ,可按照故障的严重程度,一次施加一个故障条件:如设备输出非削波 ;短路喇叭;短路整流后滤波电容;短路开关电源稳压电路后滤波电容 ; 短路初级电源整流二极管等故障。

3.2 常见不合格情况:

在短路滤波电容时,相关电路二极管附近电路板上的温升超过限值
,有些甚至接近3000C的高温,远远超过温升限值和第11.2.3条规定的例 外情况,不符合标准,很可能引起火灾。

对具体产品的分析,DVD机等宽电压范围产品使用开关电源,通常
是由于没有有效的反馈保护电路导致温度异常;而CD机,收录机等通 常使用隔离变压器直接降压,是单电压或是两组可选择电压,如果没有

选择功率合适的变压器及合理设置热熔体的参数和位置,就会出现部分
绕组或者后面整流滤波电路温度过高。

影响温升的因素还有很多,如通风散热,设备的功率,元器件

稳定性及其参数的选择等,但是对故障条件下的发热,散热不是关
键,应该通过选择较可靠的元器件,如通过相关测试,认证等;设 置保护装置,如熔断体,热熔体等;或者反馈保护电路,控制或断

开输入电路,从而控制温升。

4 元器件 关键元器件的选择和应用,直接影响整机的安全。下面是电子 设备普遍使用的,和在设计中容易误用而导致不符合标准的关键元 器件: 4.1电容器

电容在音视频产品中的使用是非常普遍的,如果其短路或断路
可能会不满足故障条件下关于触电危险的要求时,那么对可靠性, 绝缘及其应用等则标准有明确规定。

通常是跨接在电源两级之间,带电部件和导电外壳,或者可触
及的部件之间的电容要求,如下表:

4.2 电感器和绕组
变压器按骨架类型有抽屉式、王字型、隔板式、同轴式等,其中 包括隔板绝缘,薄膜绝缘:如开关电源变压器。

如图所示:

开关电源变压器(薄膜绝缘)

? 应注意初级(次级)引出端和铁芯之间,初级引出端和次级引出端

之间的距离,另外注意每个绕组的边缘不应绕制过满,在批量生产
时最好有合适隔带缠绕固定,保证有足够的距离。如果变压器过小 ,则应采取其它隔离措施。

4.3熔断体
保险丝管也叫保险丝,保险丝也被称为熔断器,IEC127标准将它定义 为“熔断体(fuse-link)”。它是一种安装在电路中,保证电路安全运行的

电器元件。保险丝的作用是:当电路发生故障或异常时,伴随着电流不断
升高,并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件,也 有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝,那么,保

险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候,自身熔断切断电流
,从而起到保护电路安全运行的作用。

按标准,保险管可分为:欧规保险丝(VDE)、美规保险丝(UL)、 日规保险丝(PSE)。 保险丝管的选型: a)确定安全标志:根据产品将销售的市场要求,选定保险丝管的安全认证 标志及安全标准(UL标准或IEC标准保险丝管)。 b)确定外型尺寸:根据安装空间和确定的安全认证标志及安全标准,选定

保险丝管的外型尺寸。
c)确定型号:根据被保护回路的电流特性,选定保险丝管的型号。例如, 被保护回路的电流特性为恒定电流,则选用快速熔断型。

d)确定额定电压:根据被保护回路的输入电压及使用要求,确定
保险丝管的额定电压。例如,被保护回路的输入电压为220V,则须 选用额定电压220V以上的保险丝管,可选250V、300V、350V等;

但考虑成本因素,不必选用过高的额定电压。
e)确定最小额定电流:根据被保护回路的稳太工作电流及相关 的使用折损系数,初步确定保险丝管的额定电流。例如,被保护回 路的稳太工作电流为1A,选用UL标准延时保险丝管,工作环境温度 约80℃,则保险丝管的额定电流最小选:1A?1.25÷0.5=2.5A。

在大部分的电子产品中,熔断体作为比较重要的保护装置,由于功率及电
流的不同,应选择合适的参数。 熔断体应用的不合格情况:

4.3.1 直接与电网电源直接连接的熔断体,不符合标准规定的有关部分;
此类问题应在进货前进行评价,选择经过有资格的机构检验认证过的熔断体。 4.3.2 熔断体的附近无任何标识,这不符合标准第14.5.2.2条的要求,这样在更 换熔断体时,就可能不按原来的参数正确选择新的熔断体。 正确的标识方法应包括如额定电流、额定电压等相关参数。

以上是型式试验中,音视频产品容易出现的问题,还有其它可

能的不合格项,如防水,防火,机械固定等。企业在设计阶段就应
加以注意,确保使用合适,合格的元器件,设计上应考虑正常使用 的情况,及故障条件下的保护,使其符合标准的要求,这可大大缩

短检测周期,节约成本,降低前期销售产品的风险。

T型号的原材料,能承受最大电流为3.15A, 最大电压为250伏,过载就会熔断保护电源。

位号:F1 标注:T3.15AH/250V

? 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由 发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体 内,彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚 为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三 极管等等。 ? 工程上,为防止RL电路由于外界原因引起与电源脱开而造成不应有的 设备损坏或人员伤亡,常在线圈两端并联一个电阻,此电阻称为泄放电 阻。此处也可以为一反串二极管,功能相当于泄放电阻。

?

压敏电阻:在一定电流电压范围内电阻值随电压而变。

? 电源线(CORD SET):由一条多心导线或软线,和一个不可拆卸插 头及一个不可拆卸接头固定组成的装置,用于将电器设备或装置连 接到电源上。 ? 绝缘电缆 Insulated cable 由下列部份组成的集合体:

一根或多根绝缘线芯;
它们各自的包覆层(如果具有时) 总保护层(如果具有时)

外保护层(如果具有时)
电缆也同以有附加的没有绝缘的导体

?

连接线(INTERCONNECTION CORD SET):具有一条导线、一个不

可拆卸插头和一个不可拆卸插塞接头的装置,用于从一个设备到另一
个设备的电源的互联。 注1:电源线或连接线与延长线之间的区别在于后者有一个便携的套管 出口用于代替接头并且延长线不能直接用于连接设备与电源。 注2:不可拆卸的插头接有一条导线,它有时被称为不完全的电源线。

带线插头与电源线
?额定电压 接头和导线的额定电压不能低于插头的额定电压。对于连接线,接 头和和插头接头的额定电压应该一致。 ?额定电流 插头的额定电流不能低于接头的额定电流。 ?额定功率 在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的

输出功率。

?设备等级

插头和接头应和所连接的设备具有相同的等级。
然而,如果电源线(CORD SET)具有和II类(CLASS II)设备相连的 接头,则根据IEC60083或其他三芯系统电源线应具有和一级设备相连 的插头。 ?标记(MARKING) 插头、接头、插座(PLUG CONNECTORS)应按相关标准进行标记。 如果电源线或连接线不是用在同一款设备上并且其插头或插座和接头 不为同一厂商生产,则应标记生产整个产品的制造商或责任销售商的 名称、注册商标或认证号。

注:制造商或责任销售商的名称、注册商标或认证号的标记可以被标 记在电源线周围的袖套上。 用于和II类设备相连的插头、接头、电源线或连接线不必标示II类器 具的标志(双四方框)。

?如果导线的长度在2m范围内,名义上0.5mm2的线截面积是允许的。

如果导线的长度大于2m,那么
- 用于10A电流的电源线和连接线的线截面积将是1mm2。 - 用于16A电流的电源线和连接线的线截面积将是1.5mm2。 例如:电源线标记为:2X0.75mm2 ?线长 如果电源线或连接线的线截面积不超过0.5mm2,那么线长不能超过2 米。

第三章 电源板常用元器件的检测

电源装置中的四大主要元器件
电子变压器、半导体开关器件、半导体整流器件、电容器,称为 电源装置中的四大主要元器件。

电源板常用元器件名称、英文缩写
? ? ? ? ? ? ? ? ? 熔断器 FU 电阻器 R 压敏电阻器 RV 电容器 C 电感器、电抗器 L 二极管 VD或D 三极管 V或Q或VT 稳压二极管:ZD 稳压块:IC
集成块:IC或N或U 晶振:X或G或Z 开关:S 电位器:W 变压器:T

电源板常用元器件检测方法
一、熔断器: FU表示熔断器(俗称保险),在照明电路中用作过载和短路保 护,而在电动机主电路中只作短路保护。检查时,可用万用表的 R?1挡或数字表的200欧挡测其电阻,若电阻为0,则是好的,若电 阻为无穷大,则说明已熔断。

二、按钮开关:
SB表示按钮,又叫按钮开关,按钮的结构及图形符号根据按钮的结 构可分为常开和常闭按钮;按其在电路中的功能可分为启动和停止按钮 。检查时,我们可以用万用表来检查其好坏,即常开按钮未按下时,电 阻为无穷大,按下时电阻为零;常闭按钮未按下时,电阻为零,按下时 ,电阻为无穷大。

三、电阻

? 电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R15表示编号为15的电阻。电
阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波(与电容 器组合使用)和阻抗匹配等。

? 参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),
兆欧 (MΩ)等。换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧 电阻的 参数标注方 法有3种,即直标法、色标法和数标法。 数标法主要用于贴片等小体积的电路,如: ? 472 表示 47?102Ω(即4.7K); 104则表示100K 色环标注法使用最多: 四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)

? 电阻的色标位置和倍率关系如下表所示: 颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%) 银色 / 10-2 ±10 金色 / 10-1 ±5 黑色 0 100 / 棕色 1 101 ±1 红色 2 102 ±2 橙色 3 103 / 黄色 4 104 / 绿色 5 105 ±0.5 蓝色 6 106 ±0.2 紫色 7 107 ±0.1 灰色 8 108 / 白色 9 109 +5至 -20 无色 / / ±20

灰色 8 108 / 白色 9 109 +5至 -20 无色 / / ±20

四、电容 ? 1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C25表示编号为25的电容) 。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容 的特性主要是隔直流通交流。 ? 电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作 用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πf c (f表 示交流信号的频率,C表示电容容量) ? 电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容 、钽电容和涤纶电容等。

? 2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标 法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它 单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。 ? 其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其 容量值在电容上直接标明,如10 uF/16V 容量小的电容其容量值在电 容上用字母表示或数字表示

? 字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF数字表示法:一般
用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍 率。 如:102表示10?102PF=1000PF 224表示22?104PF=0.22 uF

? 3、电容容量误差表

如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。

? 4、故障特点 在实际维修中,电容器的故障主要表现为: (1)引脚腐蚀致断的开路故障。 (2)脱焊和虚焊的开路故障。 (3)漏液后造成容量小或开路故障。

(4)漏电、严重漏电和击穿故障。

? 电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。 电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。 ? 直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交 流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的 方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是 通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容 组成振荡电路。 ? 电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金 、金表示1uH(误差5%)的电感。 ? 电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH。

五、晶体二极管

晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5
的二极管。 1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作

用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大
。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔 离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。

电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004
)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光 二极管、稳压二极管等。

2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极) ,在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管 专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为 “P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短

来识别,长脚为正,短脚为负。

3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管 的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正 向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

二极管:

插装极性:


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