GB 8898和GB 4943对光电耦合器结构的要求

黄永庆，许少辉

（工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610）

1 引言

光电耦合器 （以下简称光耦）又被称为光隔离器，由于具有体积小，寿命长，无触点，抗干扰能力强，工作温度宽和响应速度快等优点，应用越来越广泛。同时，光耦也是我国强制性认证 （CCC）电子电气类产品中重要的关键元器件之一，主要是跨接在一次二次电路中起隔离作用。目前，我国制定的有关光耦的标准是SJ/T 10686-1995，涉及光耦性能方面的要求。国内目前还没有专门的国家安全检测标准，相关CCC认证实施规则要求其满足GB 8898-2001或者GB 4943-2001的相关条款。光耦的安全结构是其中的重点和难点，笔者现从安全认证的角度并结合实际案例来探讨上述两个国标对光耦结构的具体要求。

2 GB 8898-2001对光电耦合器的结构要求

2.1 GB 8898-2001对光电耦合器的电气间隙和爬电距离的要求

标准对音视频设备电气间隙和爬电距离要求的条款主要是13条款，与GB 4943-2001不一样的地方在于，前者是对电气间隙和爬电距离一起要求的，而后者是分开要求的。光耦适用的条款主要是13.1～13.4。光耦是直接和220～250 V （有效值）范围内的电网电源连接的 “不同极性的零部件”，因此，根据标准13.2条款和标准中的图9可知，电气间隙和爬电距离应为基本绝缘 (B)≥3.0 mm，加强绝缘 (R)≥6.0 mm，同时考虑13.1.1，光耦的电气间隙和爬电距离满足13.1.1的3个条件，因此基本绝缘和附加绝缘减少1 mm，加强绝缘减少2 mm，即B≥2.0，R≥4.0。值得注意的是13.3条款不适用于光耦，除非该光耦仅用在二次电路上，并且，标准对光耦的内外部电气间隙和爬电距离要求是一致的，同时也没有对内部电气间隙和爬电距离进行分开讨论。对于下面给出案例中的光耦，如果按照最不利的原则，假定其分界线是有不致密的，那么内部是存在电气间隙和爬电距离的。这点与GB 4943-2001是不同的。在即将换版的GB 8898和GB 4943标准中，可能会将两者在这个问题上统一。标准中附录E给出了测量电气间隙和爬电距离的方法，表1给出了普通的光电耦合器电气间隙和爬电距离的具体要求。

2.2 GB 8898-2001对光电耦合器最小绝缘穿透距离的要求

根据条款13.4可知，光耦的最小绝缘穿透距离需要满足8.8条款的要求。标准原文为： “对用绝缘化合物填满所有空隙来处理的，以致不存在电气间隙和爬电距离的设备、组件或元器件，其内部导电零部件之间的距离，仅需满足8.8的要求”。由于基本绝缘和功能绝缘都不属于安全的绝缘，标准仅对双重绝缘和不承受正常与故障条件温度下的任何应力的加强绝缘有要求。即对双重绝缘，其基本绝缘或附加绝缘的厚度应至少为0.4 mm；对符合上述条件的加强绝缘最小厚度为0.4 mm；并且，基本绝缘、附加绝缘和加强绝缘应各自承受10.3规定的抗电强度试验。

表1 GB 8898-2001对光电耦合器的电气间隙和爬电距离要求值

2.3 GB 8898-2001对光电耦合器结构的其它要求

2.3.4 条款要求检查样品外观，要求封装材料、浸渍材料应没有裂缝，涂层应无疏松或皱缩，切开样品后，材料上无明显的空隙。

3 GB 4943-2001对光电耦合器的结构要求

3.1 GB 4943-2001对光电耦合器的电气间隙和爬电距离要求

标准对电气间隙和爬电距离是分开要求的，相应的条款主要是2.10条款。光耦适用的条款主要是 2.10.1～2.10..4、 2.10.7～2.10.8。 电气间隙是防范瞬态过电压或重复峰值电压的，而爬电距离是考核在给定的工作电压和污染等级下的耐受能力。由于光耦经常被用来跨接在一次电路与二次电路之间，因此，查表2H可知，其最小电气间隙为≥2.0(B)，≥4.0(R)。光耦的爬电距离要求应根据工作电压、污染等级和材料组别来确定。由2.10.1污染等级定义可知，在本标准的适用范围内，光耦外部污染等级2，不知道材料组别时 “应假定材料为Ⅲb组。因此，查表2L可知，光耦外部爬电距离应为：B≥2.5，R≥5.0。内部爬电距离和电器间隙是取污染等级1的数值 （条款2.10.7）来确定的。查表2L和2H可知，B≥2.0，R≥4.0。标准中附录F给出了测量电气间隙和爬电距离的方法。表2给出了普通的光电耦合器电气间隙和爬电距离的具体要求。

表2 GB 4943-2001对光电耦合器的电气间隙和爬电距离要求值

2.2 GB 4943-2001对光电耦合器的最小绝缘穿透距离的要求

光耦可以通过切片和测量手段来满足条款2.10.5.1规定的最小绝缘穿透距离，也可以通过满足以下要求的试验：即本标准中的热循环、潮湿处理及相关的抗电强度试验 （2.10.8）的和制造过程中按照5.2.2要求进行例行的抗电强度试验来替代最小绝缘穿透距离要求。通常，目前大多数生产者都是通过前者来进行认证的。如果光耦是功能绝缘和基本绝缘，在任何峰值电压下都无绝缘穿透距离要求，附加绝缘或加强绝缘的最小绝缘穿透距离和GB 8898一样也是0.4 mm。图1中1～4标注给出了测量最小绝缘穿透距离的方法，多数情况下是2和3标注的值为最小绝缘穿透距离，但依据目前的方法，磨切片要把上下金丝都磨到则比较困难。

图1 测量最小绝缘穿透距离示意图

图2 5倍目镜下的光耦图片

图3 50倍目镜下的光耦图片

4 示例

下面是一个不符合GB 4943-2001最小绝缘穿透距离要求的例子，供参考。

图2和图3是用奥林巴斯显微镜拍摄的磨片后的光耦图片。从图3可读出，其绝缘穿透距离至少小于0.38 mm，因此不符合标准最小04 mm的要求。

5 结束语

光电耦合器作为一种广泛使用的产品，其安全性能应引起生产厂家的高度重视。本文从安全的角度论述了GB 8898-2001或者GB 4943-2001的相关条款对光耦的安全结构的要求，希望能为光耦的生产者和安全认证人员提供参考作用。同时，也并希望国家相关部门能尽快组织各方面的力量，尽早制定出专门针对光耦的国家安全检测标准。

[1] GB 4943-2001,信息技术设备的安全[S].

[2] GB 8898-2001，音频、视频及类似电子设备 安全要求 [S].

[3] CNCA-01C-020:2010，电气电子产品类强制性认证实施规则信息技术设备 [S].

[4] CNCA-01C-017:2010，电气电子产品类强制性认证实施规则音频、视频设备 [S].