鄭詩(shī)瑤 陳紀(jì)云 宋佳輝 李弘斌 顧呈路 胡陳昊

（1.嘉興威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司 嘉興 314000；2.威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

在依據(jù)IEC/EN 61800-5-1進(jìn)行CB或CE檢測(cè)認(rèn)證時(shí)，要求報(bào)備產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件，并根據(jù)零部件參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充測(cè)試及數(shù)據(jù)判定。其中，EN標(biāo)準(zhǔn)一般與IEC標(biāo)準(zhǔn)等同，對(duì)相應(yīng)的零部件認(rèn)證沒(méi)有具體條款的要求，但正規(guī)廠商會(huì)選擇采購(gòu)已認(rèn)證的零部件以加強(qiáng)產(chǎn)品安全保障。因全球僅美國(guó)UL對(duì)非金屬零部件進(jìn)行了認(rèn)證管控，且UL認(rèn)證在國(guó)際上具有較高的認(rèn)可度，制造商往往會(huì)提供非金屬部件的UL檔案號(hào)。本文從檢測(cè)認(rèn)證的角度簡(jiǎn)要分析最新版IEC/EN 61800-5-1:2022對(duì)非金屬零部件UL檔案的認(rèn)可度。

1 IEC/EN 61800-5-1:2022包含的非金屬零部件

從常規(guī)傳動(dòng)系統(tǒng)樣品來(lái)看，非金屬零部件一般包括外殼、印制線路板（PCB）、各類連接器、變壓器絕緣部分、風(fēng)扇（如有）或端子等。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)和應(yīng)用途徑，具體組成部分會(huì)有所區(qū)別。其中除了非金屬外殼和引線連接器外，其余部件的非金屬部分一般隨相應(yīng)零部件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有分別的非金屬材料要求。非金屬部件的可靠性能和耐久性能能夠保障整機(jī)的安全。如PWB安規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)通常國(guó)際上為UL 796，連接器有IEC/EN 61984、UL 1977等標(biāo)準(zhǔn)適用，接線端子有IEC/EN/UL 60947-7-1/-7-2、UL 1059等適用標(biāo)準(zhǔn)，變壓器的絕緣系統(tǒng)一般會(huì)采用UL的認(rèn)可材料，風(fēng)扇則采用IEC/EN 62368-1和UL 507標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)了以上舉例的認(rèn)可零部件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)表明使用的零部件滿足安全要求。因此，選用已有認(rèn)證的零部件能夠豁免部分測(cè)試。

如果外殼設(shè)計(jì)使用非金屬材料，包括內(nèi)部引線連接器，以上兩個(gè)部件并沒(méi)有對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此就會(huì)使用材料的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)以提供相應(yīng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。

2 非金屬部件UL檔案簡(jiǎn)介

不管是PWB還是塑料材料的UL認(rèn)證信息，都可以在外網(wǎng)查詢到。

PWB的UL認(rèn)證檔案在整機(jī)認(rèn)可時(shí)所需要的參數(shù)包括MOT（最高運(yùn)行溫度）、燃燒等級(jí)以及是否滿足UL 746E DSR（可直接承載電流要求）。其余如PWB結(jié)構(gòu)、工藝、尺寸等參數(shù)也會(huì)體現(xiàn)，為制造商的應(yīng)用提供參考。

塑料材料的UL認(rèn)證信息以黃卡形式體現(xiàn)，對(duì)塑料的材質(zhì)、特殊等級(jí)、認(rèn)可顏色和認(rèn)可出貨形式進(jìn)行公布，其余公布信息還包括燃燒性能（使用UL 94或ISO/IEC方法）、電氣性能包括HWI、HAI、CTI、HVTR、介質(zhì)強(qiáng)度等、熱性能RTI和物理性能。在進(jìn)行整機(jī)認(rèn)可活動(dòng)時(shí)，需要考慮黃卡中塑料的顏色、認(rèn)可最小厚度、GWFI、GWIT、CTI和球壓試驗(yàn)。但要注意的是，并不是所有UL認(rèn)證的塑料材料都會(huì)有以上參數(shù)，因此，依據(jù)終端電子電器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非金屬部件的要求，對(duì)制造商提供的UL檔案信息也會(huì)有不同的要求。

3 IEC/EN 61800-5-1:2022非金屬部件要求

該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)零部件的一般要求是耐熱、耐燃、有充分的電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度等。作為零部件應(yīng)用，4.13.1條款－對(duì)零部件的一般要求－明確了零部件應(yīng)滿足相應(yīng)產(chǎn)品IEC標(biāo)準(zhǔn)或者在IEC標(biāo)準(zhǔn)缺失情況下滿足國(guó)際、預(yù)期進(jìn)入國(guó)家及行業(yè)承認(rèn)的非IEC零部件安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，亦或是沒(méi)有任何對(duì)應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要依照本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

標(biāo)準(zhǔn)中4.4.7.8.2條款對(duì)材料要求有具體規(guī)定。首先非金屬材料應(yīng)具有阻燃等級(jí)，并根據(jù)該阻燃等級(jí)，依照表11（本文中的表1，下同）有對(duì)應(yīng)的HWI、HAI和CTI值。與非絕緣帶電部件或有限電源以外電路的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)保持距離的材料，應(yīng)作為溫升試驗(yàn)時(shí)的最高溫度。還應(yīng)考慮到該材料是否還能提供機(jī)械強(qiáng)度信息，以及該部件在使用過(guò)程中是否會(huì)受到?jīng)_擊。符合性通過(guò)目視檢查、溫升試驗(yàn)、大電流電弧著火試驗(yàn)、灼熱絲或熱絲引燃試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

表1 IEC/EN 61800-5-1:2022 絕緣材料要求（表11）

3.1 厚度及顏色

UL檔案會(huì)對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)型號(hào)認(rèn)可最小厚度和認(rèn)可顏色做出規(guī)定，在選擇或檢查檔案時(shí)應(yīng)該注意這兩個(gè)因素。在IEC/EN 61800-5-1:2022中表13（本文中的表2）對(duì)常規(guī)材料的最小厚度和最高耐溫進(jìn)行了規(guī)定，因此如果是選擇DAP、環(huán)氧樹(shù)脂、未填充尼龍、未填充PC等需要考慮黃卡中的最低厚度授權(quán)、RTI是否符合要求。

表2 用于絕緣材料的通用材料（表13）

3.2 阻燃等級(jí)

非金屬材料的阻燃等級(jí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)考核要求，主要從HB從上遞增。標(biāo)準(zhǔn)中4.6.4.2條款規(guī)定用于外殼的非金屬材料，至少要達(dá)到5 VA的阻燃等級(jí)。4.6.3規(guī)定在非正常條件和單一失效情況下元器件的過(guò)熱是不可避免的，與這類元器件接觸的非金屬材料至少達(dá)到V-1的阻燃等級(jí)。4.4.7.8.4.1規(guī)定了PWB的最低阻燃等級(jí)為V-2，而4.4.7.7規(guī)定只要滿足三個(gè)要求，PWB的電氣間隙和爬電距離可以減小，其中之一就是PWB達(dá)到阻燃等級(jí)V-0。

標(biāo)準(zhǔn)中說(shuō)明了依據(jù)IEC 60695-11-10:2013、IEC 60695-11-20:2015和UL 94的阻燃等級(jí)可以視為等同，尤其是塑料在選擇UL認(rèn)證時(shí)，客戶還可以選擇同時(shí)做ISO/IEC的阻燃試驗(yàn)并體現(xiàn)相應(yīng)的阻燃等級(jí)，因此UL黃卡上的阻燃等級(jí)可以直接被認(rèn)可。

3.3 HWI-熱絲引燃

為了模擬產(chǎn)品內(nèi)部可能起火時(shí)的燃燒情況，熱絲引燃試驗(yàn)?zāi)軌蛟O(shè)定特定的條件模擬部件過(guò)熱情況，以便評(píng)價(jià)材料乃至成品的耐燃水平。

少于表12（本文中的表3，下同）規(guī)定的線路中非絕緣帶電部件距離或者會(huì)直接接觸的材料，需要滿足表11規(guī)定的HWI值，或者通過(guò)850 ℃灼熱絲試驗(yàn)，或者根據(jù)實(shí)際情況采用更低的灼熱絲試驗(yàn)溫度，但不得低于550 ℃。

表3 HWI,HAI，CTI評(píng)價(jià)應(yīng)考慮的非絕緣帶電部件距離（表12）

HWI性能在UL黃卡中采取UL 746A，而IEC是采用技術(shù)規(guī)范IEC TS 60695-2-20:2021供評(píng)價(jià)參考。其中UL746A引用了ASTM D3874，采用性能等級(jí)類別（PLC）進(jìn)行評(píng)價(jià)，判定等級(jí)最高則對(duì)應(yīng)PLC數(shù)值越小。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法基本相同，因此該指標(biāo)可直接參考黃卡。

3.4 HAI-大電流電弧引燃塑料短期性能評(píng)價(jià)

少于表12規(guī)定的電路非絕緣帶電部件距離或者與電路中通斷觸點(diǎn)距離少于12.7 mm的材料要滿足表11規(guī)定的HAI值。

該項(xiàng)目主要評(píng)估引燃材料的飛電弧數(shù)，在黃卡中同樣采用PLC進(jìn)行評(píng)價(jià)，阻燃等級(jí)越好PLC數(shù)值越小。該指標(biāo)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的IEC方法標(biāo)，而是在IEC/EN 61800-5-1:2022標(biāo)準(zhǔn)中第5.2.5材料試驗(yàn)中提供了方法。兩個(gè)測(cè)試方法相同，但評(píng)價(jià)方式不同，而表11列出了按兩種評(píng)價(jià)體系所認(rèn)可的要求，因此如果黃卡中有HAI，則可以采用，否則需要送材料樣塊進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。

3.5 CTI-相對(duì)漏電起痕指數(shù)

為模擬絕緣塑料材料可能出現(xiàn)的表面炭化形成導(dǎo)電電路而引發(fā)短路的情況，通過(guò)CTI試驗(yàn)對(duì)受試材料進(jìn)行分類，以應(yīng)用于不同的環(huán)境條件。

少于表12規(guī)定的線路中非絕緣帶電部件距離的材料，其與其他非絕緣帶電部件的爬電距離少于12.7 mm需要滿足表11規(guī)定的CTI值。

對(duì)于該指數(shù)，塑料黃卡既有UL 746A（引用自ASTM D3638）的評(píng)估方法，也可以用IEC 60112來(lái)進(jìn)行認(rèn)證。兩個(gè)方法基本相同，分類略有不同，但滿足的電壓范圍一致。表11也列出了按兩種評(píng)價(jià)體系所認(rèn)可的要求。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)4.4.7.5.2中的表9對(duì)絕緣材料進(jìn)行了分類，結(jié)合表11，使用UL 746A評(píng)估該項(xiàng)指標(biāo)要求PLC≤3，即絕緣材料組別IIIa。如果黃卡中僅有根據(jù)UL 746A的CTI PLC等級(jí)，也要注意報(bào)告前文材料組別的判定。

3.6 球壓試驗(yàn)

針對(duì)短期耐熱，考核標(biāo)準(zhǔn)主要是球壓試驗(yàn)（IEC/EN 60695-10-2:2014），用以確定溫度升高情況下聚合物材料在負(fù)重時(shí)的穩(wěn)定性。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了與有危險(xiǎn)帶電部件接觸或直接支撐帶電部件、作為外殼的熱塑性絕緣材料應(yīng)滿足球壓試驗(yàn)要求。與有危險(xiǎn)帶點(diǎn)部件接觸材料的額定溫度應(yīng)不低于常溫加最大溫升值，以及不得低于95 ℃。

針對(duì)該項(xiàng)目，UL也采用的是IEC 60695-10-2進(jìn)行認(rèn)證，但使用該試驗(yàn)方法需要材料供應(yīng)商認(rèn)證時(shí)進(jìn)行選擇，而非必選考核項(xiàng)目，因此大部分提供的黃卡上會(huì)沒(méi)有球壓的數(shù)據(jù)，這時(shí)就需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

3.7 用于戶外的聚合物外殼材料要求

由于產(chǎn)品可能用于戶外，此時(shí)外殼會(huì)經(jīng)受UV暴露，所以需要有良好的耐UV輻射性能。首先要進(jìn)行結(jié)構(gòu)審核，以及相應(yīng)使用材料的資料，或是否有保護(hù)涂層，考慮是否要進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。

根據(jù)5.2.5.7條款，先要根據(jù)IEC 62109-1:2010的表27進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，然后根據(jù)IEC 62109-1:2010的附錄J進(jìn)行處理。IEC 62109-1:2010的表27規(guī)定了機(jī)械支撐部件要進(jìn)行抗張強(qiáng)度試驗(yàn)（ISO 527）或者抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)（ISO 178），抗沖擊作用的部件要進(jìn)行夏比沖擊試驗(yàn)（ISO 179）或懸臂梁沖擊試驗(yàn)（ISO 180）或拉伸沖擊試驗(yàn)（ISO 8256），而UL均提供使用如上ISO測(cè)試方法的塑料機(jī)械性能認(rèn)證。進(jìn)行如上機(jī)械試驗(yàn)后根據(jù)附錄J進(jìn)行碳弧試驗(yàn)（ISO 4892-4）或者氙弧試驗(yàn)（ISO 4892-2）。UL 946C采用的是1000小時(shí)氙弧試驗(yàn)，引用ASTM G155。如果某材料同時(shí)通過(guò)了UV老化、水暴露及浸水試驗(yàn)，則會(huì)有（f1）后綴，如果只通過(guò)了其中一項(xiàng)試驗(yàn)，則有（f2）后綴。ASTM G155和ISO 4892-2是等同的，因此選用的外殼材料如果帶有（f1）后綴，以及滿足其他的外殼材料要求，則視為能夠滿足戶外要求且不需要額外的試驗(yàn)。

3.8 黃卡上的耐熱性

UL材料還有一項(xiàng)指標(biāo)是基于UL 746B的長(zhǎng)期耐熱性，主要通過(guò)長(zhǎng)期老化來(lái)確定材料不同應(yīng)用的相對(duì)熱指數(shù)，三個(gè)數(shù)據(jù)分別代表材料處于電載荷、沖擊和靜態(tài)三種條件下的相對(duì)熱指數(shù)。這個(gè)對(duì)于終端應(yīng)用，以及溫升試驗(yàn)有較強(qiáng)的參考意義。

4 結(jié)語(yǔ)

在標(biāo)準(zhǔn)化的全球化背景下，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的包容性和協(xié)調(diào)性愈加顯現(xiàn)。最新版的IEC/EN 61800-5-1:2022將美標(biāo)UL認(rèn)可的非金屬零部件寫(xiě)入，更加適應(yīng)目前檢測(cè)和認(rèn)證的需要。選用已有認(rèn)證的非金屬零部件，基本可以豁免絕大部分材料試驗(yàn)，降低了檢測(cè)成本和失敗概率。這要求制造商采購(gòu)優(yōu)質(zhì)的零部件，也對(duì)材料廠商提出了更高的質(zhì)量和認(rèn)證要求。