IEC 62368－1对新兴电子产品的重要性

作者: Littelfuse, Inc.电子业务部全球市场经理 Todd Phillips和战略营销经理 Prasad Tawade

旧有安全标准不太适合用于新兴电子产品，因此新安全标准 IEC 62368-1应运而生

一直以来，国际电工委员会 (IEC) 规定了如何设计信息技术设备和音频/视频产品以确保安全性。然而，由于IEC传统的设备安全方法是根据特定产品和事件来作出规范，较为被动，因此沿用数十年的标准 IEC 60950-1(信息和通信技术设备)和 IEC 60065(音频和视频设备)不太适合用于新兴技术。

为了与时并进，IEC制订了新法规IEC 62368-1，这是根据危害而作出规范的安全工程标准，要求工程师在设计产品时考虑已知危害和使用环境，对特定产品的针对性较低，因此适用于非常广泛的应用范围，並且引入了全新的电子产品测试方法。这种基于危害的方法旨在跟进技术进步的步伐，同时在相应框架内为产品设计人员提供更大的灵活性。

IEC 62368-1新标准用于电压高达600 V电子设备，例如扬声器、监控摄像头、智能家居设备、POS机、银行、其他电信和办公设备，以及其它音频/视频设备，还涵盖移动设备、游戏系统、物联网 (IoT) 设备、笔记本电脑和其他电池供电的设备，包括了所有先前不同标准涵盖或根本未涵盖的应用，范围十分广泛。

图 1：与早期标准 IEC 60950-1 和 IEC 60065比较，IEC 62368-1标准涵盖的产品类型更多。(来源：Littelfuse)

范围和准则

以往设计人员可以根据应用选择遵循 IEC 60950或者遵循 IEC 60065，不一定要遵循 IEC 62368-1标准；然而，在2020 年12月20 日之后，新法规IEC 62368-1成为了单一默认标准，设计人员必须遵循。IEC 62368-1 标准采用基于危害的规范，考虑了设备的设计及其用途，以确定测试和评估准则，还定义了在设备中要考虑使用哪些保护组件。这些电源标准演变看起来很复杂，但可以提高安全性和设计灵活性，是十分值得的。

合规性测试

IEC 62368-1要求产品要通过特定测试。

首先是浪涌。暴露于浪涌事件的压敏电阻会随着时间推移而老化，最终带来危险。与旧标准比较，新标准增加了与用于浪涌保护的压敏电阻和气体放电管 (GDT) 相关的三项测试。 IEC 62368-1现在将压敏电阻称为可能的点火源，因而需要额外的测试。

此外，工程师应考虑接地是否可靠，包括接地连接器松动的墙壁插座或者插头中的接地端子损坏。可靠的接地连接器通常用于工业应用，接地是硬接线的，设备在缺乏良好接地连接的情况下无法运行。
 
对于不可靠的接地应用，IEC 62368-1标准规定在共模下使用压敏电阻时，对于在高电压(High )和保护接地之间或中性(Neutral)和保护接地之间的连接，可以考虑使用GDT 和压敏电阻，只要它们符合附录G.8 压敏电阻过载测试要求。对于用于差模(高电压到中性)的压敏电阻，则必须满足附录 G.8 的所有标准要求。

对于不可靠的接地连接，使用保险丝和压敏电阻进行差模保护。当产品连接可靠接地时，则使用熔断器-压敏电阻串联组合进行差模线路保护，并使用两个压敏电阻与 GDT 组合进行共模保护。

为了选择合适的压敏电阻，最小连续工作电压至少应当为设备最大额定电压的 1.25 倍。对于通用电源适配器示例，300-V热保护压敏电阻可以保护线对线和线对中性线连接免受电压瞬变和闪电的影响，同时满足最低浪涌要求。可以考虑在线对接地和中性线对接地连接中使用 3000-V GDT 与 300-V 压敏电阻串联组合。

图2：Littelfuse 系列 TMOV压敏电阻具有多种圆芯直径，可承受高达 10 kA峰值脉冲电流和高达 480 J脉冲能量水平。(来源：Littelfuse)

耐压等级是根据过电压类别和线路电压来确定的。此额定值是选择组件和适用测试的重要基础。对于连接到 240-V 插座的适配器，额定耐压是2500V。连接到120-V插座的电源适配器的额定耐压为1500V。电子设备连接到电网的位置，有助于定义过电压类别。设备距离电网越近，过电压类别和危险性就越高。例如，PC、路由器、笔记本电脑、平板电脑和相关电源等个人电子设备属于过压类别 II；房屋外部的电表通过供电线连接到变压器，被视为 IV类过电压；而家居中的断路器面板则属于较低的过电压类别。。

IEC 62368-1要求的另一项测试是压敏电阻过载测试(标准附录G.8 部分)，这种测试使用交流电源，通过电阻器将两倍设备额定电压施加到被测压敏电阻上，从高电阻开始进行测试，然后降低电阻，直到压敏电阻发生故障或者保险丝、热断路器、GDT 或其他组件安全地断开电路。

针对通用电源适配器选择合规解决方案

适配器产品可以在全球范围内与一组通用电子设备一起使用，比如笔记本电脑。适配器可接受广泛的电压输入范围，例如 90 至 240 VAC。IEC 62368-1规定的安全要求需要过流和浪涌保护。

通用电源适配器的推荐解决方案

Littelfuse 推荐使用TMOV 和 UltraMOV 系列压敏电阻以及 CG3 系列 GDT产品，并且建议将 CG3 3.3 与 V10E300P 压敏电阻一起用于共模连接。CG3 系列气体放电管结合了高击穿电压和 10 kA 浪涌额定电流。

TMOV系列 TMOV14RP300E是一款具有热保护功能的14-mm 圆芯直径压敏电阻，额定电压为 300 VAC。它可承受 6 kA 脉冲电流和 250 J 脉冲能量。UltaMov 系列 V10E300P则具有10-mm圆芯直径，并可吸收 3.5 kA 峰值电流脉冲，推荐用于带有GDT的共模保护应用。

过流保护

对于防止过流事件造成损坏和通过故障测试，选择正确的保险丝是至关重要的，重点包括：

•保险丝的额定电压必须至少与电源或系统电压的最大额定值一样大。
•保险丝的最大故障电流额定值应当高于使用位置的最大故障电流。这种断开能力或中断额定电流决定了保险丝可以安全地中断多大的电流。
•保险丝应可容纳于可用空间内。
•保险丝必须满足所需的第三方认证要求，包括UL或IEC要求。
•保险丝既要在电路内达到作用，又要在电路正常运行时保持完好。
•保险丝不得误断开，在正常运作或浪涌脉冲测试期间不得断开。为此，请计算预测脉冲的能量并将其与保险丝的热熔值进行比较。通过设定两个数值之间的适当比率，工程师能够确信保险丝不会在可预测脉冲期间发生误断开。

合适的保险丝产品要满足这些要求，例如Littelfuse 215 系列中的3.15-A保险丝在 250 VAC 下具有1500 A 高断开能力，是合适的选择。

工程师选择组件的考虑因素包括：

•漏电流
•多次浪涌事件后的使用寿命
•尺寸和成本
•钳位电压，显示设备在浪涌事件期间的保护能力，数值越低越好
•浪涌事件期间的允通(Let-through)能量，数值也是越低越好

IEC 62369-1 标准为安全要求提供灵活性

制造商通过与 Littelfuse 等制造商或熟悉新标准的分销商进行合作，可以采用全新的创新设计和构造方法来确保其产品和组件通过 IEC 62369-1认证，实现安全有效的产品。