GB 8898和GB 4943對光電耦合器結構的要求

黃永慶，許少輝

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

1 引言

光電耦合器 （以下簡稱光耦）又被稱為光隔離器，由于具有體積小，壽命長，無觸點，抗干擾能力強，工作溫度寬和響應速度快等優(yōu)點，應用越來越廣泛。同時，光耦也是我國強制性認證 （CCC）電子電氣類產品中重要的關鍵元器件之一，主要是跨接在一次二次電路中起隔離作用。目前，我國制定的有關光耦的標準是SJ/T 10686-1995，涉及光耦性能方面的要求。國內目前還沒有專門的國家安全檢測標準，相關CCC認證實施規(guī)則要求其滿足GB 8898-2001或者GB 4943-2001的相關條款。光耦的安全結構是其中的重點和難點，筆者現(xiàn)從安全認證的角度并結合實際案例來探討上述兩個國標對光耦結構的具體要求。

2 GB 8898-2001對光電耦合器的結構要求

2.1 GB 8898-2001對光電耦合器的電氣間隙和爬電距離的要求

標準對音視頻設備電氣間隙和爬電距離要求的條款主要是13條款，與GB 4943-2001不一樣的地方在于，前者是對電氣間隙和爬電距離一起要求的，而后者是分開要求的。光耦適用的條款主要是13.1～13.4。光耦是直接和220～250 V （有效值）范圍內的電網電源連接的 “不同極性的零部件”，因此，根據標準13.2條款和標準中的圖9可知，電氣間隙和爬電距離應為基本絕緣 (B)≥3.0 mm，加強絕緣 (R)≥6.0 mm，同時考慮13.1.1，光耦的電氣間隙和爬電距離滿足13.1.1的3個條件，因此基本絕緣和附加絕緣減少1 mm，加強絕緣減少2 mm，即B≥2.0，R≥4.0。值得注意的是13.3條款不適用于光耦，除非該光耦僅用在二次電路上，并且，標準對光耦的內外部電氣間隙和爬電距離要求是一致的，同時也沒有對內部電氣間隙和爬電距離進行分開討論。對于下面給出案例中的光耦，如果按照最不利的原則，假定其分界線是有不致密的，那么內部是存在電氣間隙和爬電距離的。這點與GB 4943-2001是不同的。在即將換版的GB 8898和GB 4943標準中，可能會將兩者在這個問題上統(tǒng)一。標準中附錄E給出了測量電氣間隙和爬電距離的方法，表1給出了普通的光電耦合器電氣間隙和爬電距離的具體要求。

2.2 GB 8898-2001對光電耦合器最小絕緣穿透距離的要求

根據條款13.4可知，光耦的最小絕緣穿透距離需要滿足8.8條款的要求。標準原文為： “對用絕緣化合物填滿所有空隙來處理的，以致不存在電氣間隙和爬電距離的設備、組件或元器件，其內部導電零部件之間的距離，僅需滿足8.8的要求”。由于基本絕緣和功能絕緣都不屬于安全的絕緣，標準僅對雙重絕緣和不承受正常與故障條件溫度下的任何應力的加強絕緣有要求。即對雙重絕緣，其基本絕緣或附加絕緣的厚度應至少為0.4 mm；對符合上述條件的加強絕緣最小厚度為0.4 mm；并且，基本絕緣、附加絕緣和加強絕緣應各自承受10.3規(guī)定的抗電強度試驗。

表1 GB 8898-2001對光電耦合器的電氣間隙和爬電距離要求值

2.3 GB 8898-2001對光電耦合器結構的其它要求

2.3.4 條款要求檢查樣品外觀，要求封裝材料、浸漬材料應沒有裂縫，涂層應無疏松或皺縮，切開樣品后，材料上無明顯的空隙。

3 GB 4943-2001對光電耦合器的結構要求

3.1 GB 4943-2001對光電耦合器的電氣間隙和爬電距離要求

標準對電氣間隙和爬電距離是分開要求的，相應的條款主要是2.10條款。光耦適用的條款主要是 2.10.1～2.10..4、 2.10.7～2.10.8。 電氣間隙是防范瞬態(tài)過電壓或重復峰值電壓的，而爬電距離是考核在給定的工作電壓和污染等級下的耐受能力。由于光耦經常被用來跨接在一次電路與二次電路之間，因此，查表2H可知，其最小電氣間隙為≥2.0(B)，≥4.0(R)。光耦的爬電距離要求應根據工作電壓、污染等級和材料組別來確定。由2.10.1污染等級定義可知，在本標準的適用范圍內，光耦外部污染等級2，不知道材料組別時 “應假定材料為Ⅲb組。因此，查表2L可知，光耦外部爬電距離應為：B≥2.5，R≥5.0。內部爬電距離和電器間隙是取污染等級1的數值 （條款2.10.7）來確定的。查表2L和2H可知，B≥2.0，R≥4.0。標準中附錄F給出了測量電氣間隙和爬電距離的方法。表2給出了普通的光電耦合器電氣間隙和爬電距離的具體要求。

表2 GB 4943-2001對光電耦合器的電氣間隙和爬電距離要求值

2.2 GB 4943-2001對光電耦合器的最小絕緣穿透距離的要求

光耦可以通過切片和測量手段來滿足條款2.10.5.1規(guī)定的最小絕緣穿透距離，也可以通過滿足以下要求的試驗：即本標準中的熱循環(huán)、潮濕處理及相關的抗電強度試驗 （2.10.8）的和制造過程中按照5.2.2要求進行例行的抗電強度試驗來替代最小絕緣穿透距離要求。通常，目前大多數生產者都是通過前者來進行認證的。如果光耦是功能絕緣和基本絕緣，在任何峰值電壓下都無絕緣穿透距離要求，附加絕緣或加強絕緣的最小絕緣穿透距離和GB 8898一樣也是0.4 mm。圖1中1～4標注給出了測量最小絕緣穿透距離的方法，多數情況下是2和3標注的值為最小絕緣穿透距離，但依據目前的方法，磨切片要把上下金絲都磨到則比較困難。

圖1 測量最小絕緣穿透距離示意圖

圖2 5倍目鏡下的光耦圖片

圖3 50倍目鏡下的光耦圖片

4 示例

下面是一個不符合GB 4943-2001最小絕緣穿透距離要求的例子，供參考。

圖2和圖3是用奧林巴斯顯微鏡拍攝的磨片后的光耦圖片。從圖3可讀出，其絕緣穿透距離至少小于0.38 mm，因此不符合標準最小04 mm的要求。

5 結束語

光電耦合器作為一種廣泛使用的產品，其安全性能應引起生產廠家的高度重視。本文從安全的角度論述了GB 8898-2001或者GB 4943-2001的相關條款對光耦的安全結構的要求，希望能為光耦的生產者和安全認證人員提供參考作用。同時，也并希望國家相關部門能盡快組織各方面的力量，盡早制定出專門針對光耦的國家安全檢測標準。

[1] GB 4943-2001,信息技術設備的安全[S].

[2] GB 8898-2001，音頻、視頻及類似電子設備 安全要求 [S].

[3] CNCA-01C-020:2010，電氣電子產品類強制性認證實施規(guī)則信息技術設備 [S].

[4] CNCA-01C-017:2010，電氣電子產品類強制性認證實施規(guī)則音頻、視頻設備 [S].