开关电源的EMC及安全规范设计

　　使用条件 ：

　　使用条件包括两方面内容：可靠性和电磁兼容性。以前只注意可靠性，现在由于环境保护意识增强，必须注意电磁兼容性。　　高频电源EMC可靠性

　　可靠性是指在具体的使用条件下，高频电源变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件对高频电源变压器影响最大的是环境温度。有些软磁材料，居里点比较低，对温度敏感。例如：锰锌软磁铁氧体，居里点只有215℃，其磁通密度，磁导率和损耗都随温度发生变化，故除正常温度25℃外，还要给出60℃，80℃，100℃时的各种参考数据。因此，将锰锌软磁铁氧体磁芯的工作温度限制在100℃以下，也就是环境温度为40℃时，温升只允许低于60℃，相当于A级绝缘材料温度。

　　与锰锌软磁铁氧体磁芯相配套的电磁线和绝缘件，一般都采用E级和B级绝缘材料，采用H级绝缘的三重绝缘电磁线和聚酰胺薄膜，是不是大材小用？成本增加多少？是不是因为H级绝缘的高频电源变压器优化的设计方案，可以使体积减少1/2～1/3的缘故？如果是，请举具体实例数据。作者曾开发H级绝缘工频50Hz，10kVA干式变压器，与B级绝缘工频50Hz，10kVA干式变压器相比，体积减小15％到20％，已经相当可观了。本来体积就比较小的高频100kHz10VA高频电源变压器，如次级绕组采用三重绝缘线，能把体积减小1/2～1/3，那一定是很宝贵的经验。请有关作者详细介绍优化设计方案，以便广大读者学习。

　　高频电源EMC电磁兼容性

　　电磁兼容性是指高频电源变压器既不产生对外界的电磁干扰，又能承受外界的电磁干扰。电磁干扰包括可闻的音频噪声和不可闻的高频噪声。高频电源变压器产生电磁干扰的主要原因之一是磁芯的磁致伸缩。磁致伸缩大的软磁材料，产生的电磁干扰大。例如，锰锌软磁铁氧体，磁致伸缩系数λS为21×10－6，是取向硅钢的7倍以上，是高磁导坡莫合金和非晶合金的20倍以上，是微晶纳米晶合金的10倍以上。因此锰锌软磁铁氧体磁芯产生的电磁干扰大。

　　高频电源变压器产生电磁干扰的主要原因还有磁芯之间的吸力和绕组导线之间的斥力。这些力的变化频率与高频电源变压器的工作频率一致。因此，工作频率为100kHz左右的高频电源变压器，没有特殊原因是不会产生20kHz以下音频噪声的。既然提出10W以下单片开关电源的音频噪声频率，约为10kHz～20kHz，一定有其原因。由于没有画出噪声频谱图，具体原因说不清楚，但是由高频电源变压器本身产生的可能性不大，没有必要采用玻璃珠胶合剂粘合磁芯。至于采用这种粘合工艺可将音频噪声降低5dB，请给出实例与数据以及对噪声原因的详细说明，才会令人可信。

　　屏蔽是防止电磁干扰，增加高频电源变压器电磁兼容性的好办法。但是为了阻止高频电源变压器的电磁干扰传播，在设计磁芯结构和设计绕组结构也应当采取相应的措施，只靠加外屏蔽带并不一定是最佳方案，因为它只能阻止辐射干扰，不能阻止传导干扰。

　　电子产品安规要求

　　安规的含义

　　以法规的形式实现电在应用中的安全；是安全规范（法律法规）和安全标准的简称。

　　执行安规的目的

　　降低电气产品对人身和财产的各种伤害，包括电击、起火、过热、机械伤害等，降低公司运行的风险。

　　电子产品设备可能存在的危险

　　1）电击； 2）能量危险（如电池的正负极短路）；

　　3）着火； 4）与热有关的危险；

　　5）机械危险； 6）化学危险； 7）辐射危险。

　　电子产品安全的基本原则

　　设备在正常使用及单一故障条件下，防止引起人身伤害和着火等危险；

　　制造商应提供足够的资料，说明一切必须具备的条件，以保证用户在按制造商的规定使用设备时不会引起危险；

　　涉及安全的元器件，应经公认的试验机构认证，或作为设备的一个组成部分，承受有关试验；

　　如果需要特别注意，避免设备在操作、安装、维修、运输或储存时引起维修，则制造商应提供必要的说明。

　　与安全有关的说明书和设备标记应使用客户识别的文字和标识。

　　安全防护的基本思想

　　危险位置与人之间提供双重防护

　　防护的途径为采用合理的绝缘措施：

　　1、工作（功能）绝缘（F）

　　2、基本绝缘 （B）

　　3、附加绝缘 （S）

　　4、双重绝缘 （D）

　　5、加强绝缘 （R）

　　6、保护接地 （PE）

　　电击对人的伤害

　　人类对电的感应

　　1、皮肤阻抗：人的皮肤阻抗根据皮肤的湿度改变，干的时候达到3兆欧姆，潮湿时大约500欧姆，皮肤的阻抗也会随周围环境温度、疲劳情况空气湿度、惊吓、焦虑及其它因素改变。

　　2、研究表明：99%的健康男性的心脏能通过的极限电流的时间为：（即致命电流与时间）。