非常全面的开关电源认证技术介绍

                                                             一、什么是认证
       一、产品认证的定义
       产品认证制度起源于20世纪初的英国，随着时代的变迁，已成为国际上通行的、用于产品安全、质量、环保等特性评价、监督和管理的有效手段。
       国际标准化组织（ISO）将产品认证定义为：由第三方通过检验评定企业的质量管理体系和样品型式试验来确认企业的产品、过程或服务是否符合特定要求，是否具备持续稳定地生产符合标准要求产品的能力，并给予书面证明的程序。
       由此定义可知，产品认证可以分为：
       1.企业的管理体系认证（如ISO 9001）
       2.产品的型式认证
       这里所指的产品认证就是产品的型式认证，如常见的UL认证，CE认证，TUV认证等。
       二、产品认证的意义
       如果一个企业的产品通过了权威认证机构的产品认证，就可获得认证机构颁发的“认证证书”，并允许在认证的产品上加贴认证标志。这种认证方式，可使企业经过产品认证树立起良好的信誉和品牌形象，同时让顾客和消费者也通过认证标志来识别商品的质量好坏和安全与否。
       目前，世界各国政府都通过立法的形式建立起这种产品认证制度，以保证产品的质量和安全、维护消费者的切身利益，这已经成为一种新的国际贸易壁垒。
       三、常见的认证项目
       目前我们电源最常见的认证项目有两大类，即EMC和安规。另外还有能效，RoHs，WEEE等等。
                                                      二、环球认证
       1.认证标志

       2.主要认证介绍
       环球认证主要由两大系组成：
       1.北美认证系：以UL为代表的北美系，主要包括美国的UL,加拿大的CSA等
       2.欧洲认证系：以IEC为代表的欧洲系，主要包括欧盟的CE,中国的CCC,韩国的KC，澳洲的RCM等等。
       近年来，随着全球一体化的加快，两大认证系有逐渐统一的趋势，如一些标准开始协调，如60950-1，60335-1等主要设备标准都是基于IEC体系标准。另外，美国属于CB体系国家。尽管如此，由于各国各地区的贸易保护主义，依旧有很多认证和标准互不承认。
     （1）CE认证
       CE标志为欧盟所推行的产品标示，基本上涉及到安全性的产品，都应该具有CE标示才能在欧盟地区自由流通。(强制性）
       CE标示目的是为了让消费者清楚辨识哪些产品符合欧盟规定→保护消费者权益。
       目前欧盟已制定的相关指令大约有三十几条，如低电压，玩具，电磁兼容,医疗设备，工业机械，RoHS,Erp等等。其中与LED电源相关的指令有低电压(LVD）指令，电磁兼容（EMC）指令，RoHS指令，能源相关产品（Erp）指令。

     （2）UL认证
       UL是美国保险商试验所的简写,UL安全认证是美国最有权威的，也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。(非强制性）

       UL认证查询页面：
       http://database.ul.com/cgi-bin/XYV/template/LISEXT/1FRAME/index.html

     （3）TUV认证
       TUV是德国技术监督协会的简称，TUV是德国当地政府授权的检验机构,在德国和欧洲享有140多年的声誉, 同时它也是欧洲,美国,日本等各种主要认证制度下正式注册的发证单位。其中，TUV SD（南德）和TUV Rheinland（莱茵）为其最大的两大认证机构。
       常见的欧规标识有以下两种
     （4）PSE认证
       PSE是日本的产品安全认证，LED照明产品要进入日本市场，就必须符合日本《电气用品安全法》及相关实施法规的要求。依据日本政府制定的电气用品安全法和经济产业省（METI)颁布的省令(技术标准)分为甲种产品(Category A)和乙种产品(Category B)。
       常见的标志有以下三种：

       电源适配器以及LED驱动电源皆为A类( 定义为”直流电源装置”)。
       PSE认证的几项说明：
       1）证书持有者
       只有工厂可成为持证者（一张证书只能对应一个制造工厂）
       2）正本与副本
       正本证书由生产工厂存查，副本证书由日本代理商持有
       3）代理商
       须有日本当地公司代理才能入日本销售(且日本当地公司需向日本经济产业省注册且须将商社代码加注在产品贴纸上)
       4）证书有效期五年
       5）申请方式
       省令一项: 依据日本电气安全法别表8规定评估
     （须送至日本当地认可之实验室执行相关测试)
       省令二项: 依据日本J-IEC 标准评估
     （可透过CB转证+EMI Report )
     （5）KC认证
       KC认证是韩国的电气产品安全认证制度，电气产品要进入韩国市场，就必须依据韩国《电气用品安全管理法》及相关法规的要求，取得KC认证。KC认证分为强制认证和自愿性安全确认认证。
       强制认证产品是指由结构或使用方法等因素易引起火灾触电等发生较大危险及障碍的电器用品。（LED驱动电源属于此类）
       自愿安全确认认证产品是指产品结构和使用方法等相对简单不易引起火灾触电等较大危险及障碍的电器用品可通过测试防止危害发生的电器用品。

       KC认证的几项说明：
       1）证书持有者：强制性认证只有制造商可成为持证者
       2）语 言： 产品标签和说明书必须采用韩文
       3）代理商： 标签上需注明韩国代理商及联系方式
       4）证书有效期：强制性认证无有效期，自愿性认证有效期五年
       5）管制项目： 安全和EMC
       产品标签的KC标志下方会同时标注KC认证号码和KCC识别码。

     （6）CCC与CQC认证
       中国产品认证制度分为强制性的CCC认证和自愿性的CQC认证，其中CCC标示源自英文单词China Compulsory Certification的首字母和CQC标示源自英文单词China Quality Certification的首字母。
       目前，对于开关电源产品而言，CCC认证仅针对计算机内置电源，信息技术设备配套的电源适配器、充电器和音视频配套适配器。
       LED驱动电源仅适用于CQC认证。

       CCC和CQC认证查询页面：
       http://www.cqc.com.cn/chinese/zscx/A0107index_1.htm

     （7）RCM认证
       RCM（Regulatory Compliance Mark,法规符合性标志）是澳大利亚各州和新西兰的产品认证标识，表明产品符合澳大利亚各州以及新西兰的电气安全法律/法规规定的安全及其他要求，同时也符合澳大利亚《无线电通信法》和新西兰《无线电通信法》规定的电磁兼容要求。带有RCM标志的产品表明同时符合电气安全(SAA)和电磁兼容（C-Tick）要求。 (强制性）
       注：EMC只需测试EMI，目前不管控电磁抗扰度和谐波电流

     （8）ENEC认证
       ENEC (European Norms Electrical Certification，欧洲标准电器认证)是CENELEC（欧洲执委会电工标准化组织）的一项认证计划，该计划是针对特定并符合欧洲标准的产品所使用的通用欧洲标准。ENEC是欧洲安全认证通用标志。(非强制性）
       目前ENEC有21个签署国,包括25个机构,也就是说只有这25个机构才能开展ENEC认证。

       LED电源ENEC认证标准为以下：
       EN61347-1，EN61347-2-13，EN62384(LED电源性能标准）

                                                     三、安规符号及名词说明
       安规符号
       安规距离
       防电击保护类别
       绝缘
       EMC
       1.安规符号


       2.安全距离
     （1）电气间隙（clearance）：又称空间距离。是指在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。
     （2）爬电距离（creepage distance）：又称沿面距离，是指沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。

       3.设备的防电击保护类别
     （1）Ⅰ类设备（class Ⅰ equipment）：设备的防电击保护采用基本绝缘，而且具有保护性接地。
       此类设备如我司带保护地线的金属外壳电源，如CLG系列
     （2）Ⅱ类设备（class Ⅱ equipment）：设备的防电击保护不仅依靠基本绝缘，而且还有附加绝缘，如采用加强绝缘或双重绝缘的设备。这类设备不依靠保护性接地。
       此类设备如我司不带保护地线的塑胶外壳电源，如LPF系列
     （3）Ⅲ类设备（class Ⅲ equipment）：设备的防电击保护是依靠安全特低电压（SELV）电路来实现的，且不会产生危险电压的设备。
       此类设备如我们常用的手机等
       4.绝缘

     （1）功能绝缘 Functional insulation
       仅使设备完成正常功能所需要的绝缘。
     （2）基本绝缘 Basic insulation
       对防电击提供基本保护的绝缘。
     （3）附加绝缘 Supplementary insulation
       除基本绝缘以外施加的独立的绝缘，用以在基本绝缘一旦失效时减小电击的危险。
     （4）双重绝缘 Double insulation
       由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘。
     （5）加强绝缘 Reinforced insulation
       一种单一的绝缘结构，其所提供的防电击的保护等级相当于双重绝缘。
       5.EMC（电磁兼容）
       EMC（Electro-Magnetic Compatibility）为电磁相容的缩写，顾名思义产品对于相关的电磁波干扰，不但本身要有相当程度的抗耐性，而且 也能控制本身在一定程度的对外干扰，这样我们才可说产品符合相当程度的电磁相容性。
       电磁相容包含两部份：
       (1)EMI（Electromagnetic Interference）电磁干扰。
       (2)EMS（Electromagnetic Susceptibility）电磁耐受。

                                                    四、主要测试之EMC项目
       --辐射
       --传导
       --谐波
       --浪涌
       EMC的测试项目主要有以下11项
       EMI部分：
       辐射、传导（依据标准IEC/EN55022，IEC/EN55015等）
       谐波（依据标准IEC/EN61000-3-2）
       闪烁（依据标准IEC/EN61000-3-3）
       EMS部分：
       静电放电，传导抗扰度，电快速瞬变脉冲群，浪涌（雷击），辐射抗扰度，工频磁场，电压跌落与暂降
       1.传导发射（Conduction）

     （1） 测试场地需有两片成垂直且接地良好的reference ground plane（本照片中一片置于墙壁内，另一片即为地上之不锈钢）。
     （2）待测物需放置于一离地80cm高的非传导性物质制成的桌面上，并离墙40cm。
     （3）待测物需距离LISN(置于地面之仪器)80公分远，若电源线过长时，需以8字形，长度约30～40cm来回缠绕。
     （4）待测物产生之杂讯经由电源线传输至LISN后，传输至接收机判定其杂讯的QP及AV强度。
       测试限值（依据灯具类标准EN55015）

       测试曲线（依据灯具类标准EN55015）

     （2）辐射发射（Radiation)

       测试方法
       本测试场地为半波暗室，暗室的四周墙面和顶部采用吸波材料，用以模拟开阔场地，测试待测物发出的电磁波。
       以CE规范来说，待测物需放置于距离天线十米处之旋转桌上（置于旋转桌的长边，电线自然下垂）以便360度旋转待测物以测得电磁波          辐射最强的角度，得到最强的角度后再升降天线（1米至4米）以得到最高的电磁波强度。
       待测物所发射之杂讯经天线吸收后再经由同轴电缆回传至EMI接收机以判定其电磁波的QP（准峰值）强度。
       天线需调整垂直与水平两种模式。
       信息类标准测试的频率范围介于30～1000MHz之间；灯具类标准的频率范围介于30～300MHz之间
     （2）辐射发射（Radiation）
       测试限值（依据信息类标准EN55022）

       测试曲线（依据信息类标准EN55022）

     （3）谐波电流(Harmonic Current)
       产生原由
       —桥式整流器及滤波电容在短时间充电后会产生高脉冲电流及高谐波杂讯。
       解决方案
       —利用PFC电路将电流波形矫正为近似正弦波。
       测试标准
       —IEC/EN61000-3-2(GB17625.1)

     （3）谐波电流(Harmonic Current)
       依照EN61000-3-2标准，设备分为四类
       Class A
       平衡三相设备,非可携带式工具，音频设备 ( 收音机、喇叭），不属于 Class B、C、D 任何一类的设备
       Class B 可携式工具,非专业用的电焊设备
       Class C 灯具类设备
       Class D 功率小于或等于600W的个人电脑、显示器及电视机
       限值要求严格程度依次为ClassC >ClassD >ClassA >ClassB
       注：
       1.输入功率Pin<150W未经PFC线路多能通过ClassA的限值，Pin>150W则需经过PFC线路才能通过ClassA和ClassD的限值要求。
       2.用于LED灯具的电源均需有PFC才能通过Class C的要求。另外，依照标准要求，输入功率Pin<25W的LED灯具不适用于Class C限值要求，采用Class A限值测试即可。
     （4）浪涌(Surge)

       测试方法
       待测物需置于离地80cm高的非传导性物质制成的测试桌上。
       本测试为经由仪器模拟雷击波并耦合至待测物端口，以测试待测物是否会受到干扰而产生误动作。
       将待测物接上仪器所提供的电源再选择适当的测试程式后即可进行测试。
       电源端口，需测试0°，90°，180°，270°等四个角度，每个角度+/-电压各五次，每次间隔60s，待FG的电源，一次完成测试需2小时.
       测试结果判定
       Criterion A：测试过程及结束时待测物功能不受影响或在定义的误差之内。（不受影响）
       Criterion B：测试过程中待测物功能受到影响或失去功能，但测试结束后自动恢复功能. （受影响，能自动恢复）
       Criterion C：测试过程及结束时待测物失去功能，并且无法自动恢复功能，需使用人力或重启动.（受影响，不能自动恢复）
       Criterion D：测试过程及结束时，待测物失去功能，并且无法靠人力或重新启动其功能。 （受影响，损坏）
       注：以上判定方法使用于所有的EMS项目测试
     （5）补充说明：
       影响EMI的主要元件：
       1.X电容，Y电容，输出对地的高压电容，整流桥后的金属电容
       2.共模电感，差模电感，PFC电感，变压器
       3.二极管，开关管，整流桥
       4.散热片尺寸等等
       影响浪涌的主要元件：
       放电管，压敏电阻，开关管，整流桥等等
                                                    五、主要测试之安规项目
       --抗电强度（耐压）
       --漏电流/接触电流
       --接地阻抗
       --温度测试
       安规测试的主要项目有以下：
       1.抗电强度 (耐压) 2.接地阻抗 3.漏电流 4.电容泄放电压 5.绝缘阻抗 6.湿度测试 7.工作电压 8.输入测试 9.铭牌 10.安全距离 11.稳定性 12.冲击测试 13.球压测试 14.异常测试 15.过载测试 16.限电流测试 17.限功率测试 18.跌落测试
       1.抗电强度
       抗电强度（Electric strength）测试就是我们常说的耐压测试。其目的在于确认设备中使用的固体绝缘是否足够。对于开关电源而言，我们常于指定的端子之间施加要求的电压进行耐压测试。
       测试方法：
     （1）测试前应将Input各端子短路为一点（PRI），Output各端子短路为一点（SEC），FG单独一点后始可测试。
     （2）测试持续时间为1分钟，试验电压从零逐渐升高到规定的电压值（上升时间至少1s，一般3s）；
     （3）原则上，测试应在正常温升测试完成后，设备仍然处于充分发热状态的条件下进行；
     （4）耐压测试漏电流设置为10mA,灯具类要求5mA(L/N-FG)
       2.漏电流/接触电流
       接触电流测试是指流过模拟人体阻抗网络电流的测试。其目的在于确认设备是否会产生人体触电危险。
     （1）测试条件：
       I/P：Vin max.×1.10 / 60Hz（Vin max.=规格贴纸标示Max.）
       O/P：No Load Ta：25℃
     （2）测试方法：
       1.为了保证测量的准确性，被试设备须放置在绝缘的桌上
       2.如果报备有不同规格的Y电容，必须选用最大容量的电容来进行测试。
     （3）标准限值：
       1.EN60950-1 外壳接地设备：3.5mA，外壳不接地设备：0.25mA
       2.UL8750 0.5mA (输入150VAC以下) 0.75mA(输入150VAC以上）
       注：要求UL8750认证的电源，考虑到测试设备及方式差异，如采用EN60950-1的设备测试，漏电流需控制在0.37mA以下。根据经验，   请尽量维持一次侧电容+跨接电容在5500pF以下

       3.接地阻抗
       接地阻抗测试的目的在于考量在异常情况时产品的保护接地是否能正常运作。
       测试方法：
       1.测试电流为2倍的电路电流（欧规常用32A，北美用40A）
       2.测试电压不超过12 V，
       3.持续时间：
       保护电流小于30A：2分钟
       保护电流大于30A且小于60A：4分钟
       4.判定方法:
       保护电流小于16A:接地阻抗不得超过0.1Ω
       保护电流大于16A:跨接在保护导体上的电压不得超过2.5V
       接地阻抗测试时，一端接保护接地端子，另一端一般考虑的测试点为:
       1. 有PE标识的地方
       2. PCB上安全接地铜箔的最远端
       3. 使用者可触碰的金属外壳
       4.温度测试
       温度测试是指在产品设计规定的环境温度下，电子设备中的各个部件高出环境的温度，以此评估产品是否会热的和着火相关的危险。
       1.测试条件：
       输入：Vin min. -10%/ Vin max. +10%(115V/230V切换须分开测试)
       输出：Full Load
       环温：25℃（热带需以35℃为环温），或者产品定义的环温（选最差环境测量）
       2.测试方法：
       1.将Thermo Coupler稳固的固定于需要量测的物体或零件上。
       2.Thermo Coupler末端需以熔焊结成球状。
       3.须于无风烤箱内进行测试。
       3.测试零件：
       热源及易受热源影响部份。
       例如：输入端子、Fuse、XY电容、输入电感、滤波电容、桥整、热敏、突波吸收器、输出电容、输出电感、变压器、铁芯、绕线、散热片、压敏电阻、导热胶、大功率半导体、Case、热源零件下之PCB等等。(注意：变压器测温度点必须有线包，非磁芯)
       4.零件温度限制：
       a.零件上有标示温度者，以标示之温度为基准。
       b.在任何环境下变压器最高温度可分为:

       5.补充说明：
       主要的安规元件及其主要影响
       保险丝， 重要安全元件，异常保护
       PCB 重要安全元件，防火材质，减少火灾危险
       X电容， 重要的EMI元件，影响泄放电压测试
       Y电容， 重要的EMI元件，影响漏电流测试
       电感， 重要的EMI元件，影响温升等
       变压器， 最重要测安全元件，影响温升，异常测试，安全隔离等
       开关管， 影响温升，异常测试
       热敏电阻，影响温升等
       压敏电阻，重要的浪涌防护元件，影响温升等
       塑胶外壳，影响温升，安全隔离，防火材质
       线材， 影响温升，安全隔离，防火材质
       温度开关，影响温升，异常测试保护
       光耦， 重要的安全隔离元件