IEC/ UL60950-1 电气间隙详解

想了解 IEC/ UL 60950-1:2000 安全标准如何影响电源供电或电池供电的信息类产品的设计吗？需要变更设计，但却没把握 IEC/ UL 60950-1:2000 的规定对于变更的设计有何影响？本文的问答内容旨在协助您符合 IEC/ UL 60950-1:2000 的安全要求。

第一部分 沿面/爬行距离 (Creepage Distance)

IEC/ UL 60950-1:2000 最小沿面距离的规定载录于 2.10.4 条款中。敬请参考表 2L 以了解各产品应有的沿面距离要求。若您的产品所测出的工作电压介于表中指定的两个工作电压值之间，您可利用线性内插法 (Linear Interpolation) 计算出所需要的沿面距离。请参见表 2L 之附注 2。
现在就由以下的举例，示范线性插入法的计算运用。
范例 = 电路信息
输入电压：100-240V AC
测出的工作电压：365 Vms, 890 V peak
污染等级：2
材料类别：IIIa 或 IIIb
Q1a：如何计算基本绝缘需要的沿面距离？
300V 需要的沿面距离 = 3.2mm
400V 需要的沿面距离 = 4.0mm
(4.0－3.2)÷(400－300)×65＝0.52
3.2＋0.52＝3.72

A1a. 基本绝缘需要的的最小沿面距离 = 3.8mm

注意事项：
须根据表 2L 之附注 2，以无条件进入的方式算到最接近的 0.1 mm 单位。

Q1b. 如何计算加强绝缘 (Reinforced Insulation) 需要的沿面距离？
公式：(基本绝缘需要的沿面距离) × 2
==== > 3.72×2=7.44

A1b. 加强绝缘需要的的最小沿面距离 = 7.5 mm

注意事项：
须根据表 2L 之附注 2，以无条件进入的方式算到最接近的 0.1 mm 单位。
须先将基本绝缘所需的最小沿面距离加倍后，再用无条件进入的方式算到最接近的 0.1 mm 单位。如果基本绝绿的沿面距离已先采用无条件进入，然后再加倍计算，则计算结果会有 0.1mm 单位的误差。
根据 2.10.4 条款的第三项，万一最小沿面距离小于最小隔空间隙 (Clearance)，则以最小隔空直线间隙做为沿面距离的间距。

第二部分 空间间隙 (Clearance)

以下将说明如何针对上例的加强绝缘要求，算出最小的隔空间隙。
敬请参照 2.10.3.2 条款的表 2H 及表 2J 以进一步了解您的设备之隔空间隙要求。
Q2. 如何计算加强绝缘所需要的隔空间隙？
根据 2.10.3.2 条款规定，当电路的工作电压值 (Peak) 超过交流电源供电器的电压时，可采取两个步骤决定最小的隔空间隙。

A2. 步骤1：请查阅「表 2H ─ 初级电路 (Primary Circuits) 以及初级电路和次级电路 (Secondary Circuits) 之间绝缘所需的最小隔空间隙」
从最大工作电压等于交流电供应电压的位置 240 Vac 的 300 Vrms 列，向右移到名称为 「Nominal AC mains supply voltage > 150 V 300 V」的电流突波电压 (Transient Voltage) 2500V 字段，您可从表 2H 找到加强绝缘所需的最小隔空间隙 = 4.0mm。 

步骤 2：请查阅「表 2J ─ 初级电路的工作电压值超过额定 (Nominal) 交流电源供应电压值时，绝缘所需的额外隔空间隙」
在名称为「Nominal AC mains supply voltage > 150 V 300 V」的电流突波电压 (Transient Voltage) 2500V 字段里，从横列中选出数值最接近的量测出工作电压值 (= 933V) 。注意选出的电压不能小于已测出的工作电压。运用「表 2J」此列，即可找出加强绝缘的「额外隔空间隙」(= 1.4mm)。
将步骤 1 和步骤 2 取得的最小隔空间隙相加 ─ 4.0+1.4=5.4，就可得到加强绝缘的最小隔空间隙为 5.4 mm。

本范例中，计算出的隔空间隙小于沿面距离，因此我们可判断上例设备的间隙，加强绝缘时所需的沿面距离是 7.5mm。

以上范例属于极为一般的情况，已将任何特定条件除外。具体详情请参考适用的相关标准。

影响绝缘配置 (Insulation Coordination) 的因素之一 ─ 材料类别

材料类别 (Materials Group) 是根据材料的 CTI 值分类。CTI ─ 比较留痕指数 (Comparative Tracking Index / 单位：(伏特数) 是依据 UL 746C 或 IEC 60112 测试而产生的数据。 UL 认可组件目录 (Recognized Component Directory) 列出了某些同时符合 UL746C 及 IEC 60112 标准的绝缘胶带 (Insulated Tapes)。

在决定最小的沿面距离前，除非事先已知隔空间隙路径中所采用的物料之 CTI 值，否则即设定物料类别为 IIIa 或 IIIb。

若您打算因为更好或更高等级的 CTI 值，而缩小变压器结构中的最小沿面距离，请注意下列事项：
绝缘胶带和加边胶带 (Margin Tapes) 的薄膜 (Film) 及粘着面之 CTI 值，必须依据变压器的结构而有不同的考虑。

注意事项：

最内部线圈 (Winding) 的最小沿面距离，可从加边胶带粘着边或线轴 (Bobbin) 表面等两个较差的 CTI 值中取得。除了加边胶带的 CTI 值外，还必须检查线轴物料的 CTI 值。

利用较佳的 CTI 值来决定所需的沿面距离可缩减沿面距离的结果。不过，当工作电压所需隔空间隙大于沿面距离时，您必须以隔空间隙值做为要求的沿面距离值。