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安規測試之電擊危害（Electric Shock）防護深度解析


電擊（Electric Shock）不僅是產品安全規範（Product Safety Standards）中首要關注的危害，更是直接威脅使用者生命安全的潛在因素，因此，在產品從概念設計、研發、到最終量產的整個生命週期中，安規工程師的核心職責在於系統性地識別、評估並消除所有潛在的電擊風險，確保在正常操作條件（normal operating conditions）以及標準所規定的可預見單一故障條件（single fault conditions）下，使用者均能被有效地保護，避免接觸到構成危險的電壓（voltage）或承受超過安全限值的接觸電流（touch current）。



電擊危害程度之量化評估與工程考量


對人體構成電擊危害的嚴重程度，是一個由多個相互關聯的物理與生理參數共同決定的複雜問題，安規工程師在進行防護設計時，必須對這些參數有深刻的理解：


  • 電流大小（Magnitude of Current）： 這是決定電擊後果的最主要因素，不同電流水平對應不同的生理反應，從無感知、感知、肌肉收縮（導致“握持不放”現象）、呼吸困難、心室纖顫（ventricular fibrillation）到心臟停搏和組織燒傷，電流閾值可參考如 IEC TS 60479 系列標準中的詳細資料。

  • 電流路徑（Current Path through the Body）： 電流流經人體的具體路徑，直接影響其對關鍵器官（尤其是心臟）的影響，流經軀幹（例如，從左手到雙腳）的電流比僅流經肢體的電流更為危險。

  • 電流持續時間（Duration of Current Flow）： 即便較小的電流，如果持續作用時間足夠長，也可能造成嚴重傷害甚至致命，安全標準中的電流限值通常與允許的持續時間成反比關係。

  • 電流頻率（Frequency of AC Current）： 交流電的頻率對電擊效應有顯著影響，商用電源頻率（通常為 50 Hz 或 60 Hz）由於易於引發心室纖顫，被認為是相對危險的頻率範圍，而極高頻電流的危害則更多表現為熱效應，直流電的“擺脫閾值”通常高於同等幅值的交流電。

  • 人體阻抗（Human Body Impedance）： 人體阻抗並非固定值，它受到接觸電壓、接觸面積、皮膚濕潤程度、電流頻率等多種因素影響，標準中通常會定義不同條件下的人體阻抗模型，用於洩漏電流測試儀器的設計與校準。


因此，所有電擊防護設計的根本目標，均是透過一個或多個經過驗證的可靠工程措施，構建多層次的安全屏障，以阻止超限危險電流在任何可預見情況下流經人體，或將在特定故障條件下可能流經人體的電流嚴格控制在相關安全標準（如 IEC 62368-1 中針對不同能源等級 ES1、ES2、ES3 的劃分）所訂定的安全閾值之內。



電擊危害防護之核心措施、設計準則與工程實踐


為實現對使用者全面且有效的電擊防護，國際安全標準，特別是以危害基礎安全工程（Hazard-Based Safety Engineering, HBSE）理念為指導的 IEC 62368-1，以及傳統的 IEC 60950-1（資訊技術設備）、IEC 60335 系列（家電）等，詳細闡述並規定了多種防護等級分類與具體的工程實現方法。


1. 絕緣系統 (Insulation Systems) 的工程應用


絕緣是實現電氣隔離，防止危險帶電部件與使用者可觸及表面或內部其他電路之間發生意外電氣連接的基礎且普遍的防護手段，其設計、材料選擇、製程控制及壽命評估均是安規工程的核心內容。


  • 基本絕緣 (Basic Insulation):

    • 定義與功能： 這是直接施加於帶電部件或導體上，用以提供最基礎級別電擊防護的絕緣層，其設計目標是在正常工作條件下防止人員接觸危險電壓。

    • 工程考量： 材料選擇需考慮其介電強度（dielectric strength）、體積電阻率（volume resistivity）、機械強度、耐熱等級（thermal class / Relative Thermal Index, RTI）以及在預期環境下的化學穩定性，例如，馬達繞組的漆包線絕緣、電源線芯線的 PVC/XLPE 絕緣層均屬此類。若基本絕緣因老化、機械損傷、過溫或環境污染而失效，且缺乏其他備援防護措施時，將直接導致電擊風險。

  • 附加絕緣 (Supplementary Insulation):

    • 定義與功能： 此為獨立於基本絕緣之外，額外施加的第二層絕緣保護，其主要作用是在基本絕緣發生擊穿或失效的情況下，仍能繼續提供必要的電擊防護，防止使用者接觸到因基本絕緣失效而帶電的部件。

    • 工程考量： 附加絕緣的材料與結構設計，同樣需滿足相應的介電強度、機械強度等要求，它不能與基本絕緣共用同一絕緣材料的不可分割部分，例如，在變壓器中，初級繞組與次級繞組之間的絕緣膠帶或絕緣隔板若設計為附加絕緣，則其必須獨立於繞組本身的漆包線絕緣。

  • 雙重絕緣 (Double Insulation):

    • 定義與功能： 此絕緣系統由基本絕rauen和附加絕緣共同構成，兩者在電氣和物理上相互獨立，提供兩級獨立的保護屏障，即使其中一層絕緣失效，另一層仍能維持有效的電擊防護。

    • 工程實踐： 採用此類設計的設備被歸類為 Class II 設備，其顯著外部特徵是在產品銘牌或外殼上標示有「回」形雙方框符號 (☐)，Class II 設備的安全性不依賴於設施的保護接地，因此其電源插頭通常不含接地插腳（例如，許多電動工具、充電器）。

  • 強化絕緣 (Reinforced Insulation):

    • 定義與功能： 這是一種單一的、經過特殊設計和強化的絕緣系統，其所能提供的電擊防護等級等同於雙重絕緣，即在單一絕緣層內實現了兩級保護的可靠性。

    • 工程要求： 強化絕緣必須能夠承受比單獨的基本絕緣或附加絕緣更為嚴苛的電氣應力（例如，通常要求更高的耐電壓測試電壓，可能是基本絕緣測試電壓的兩倍左右）、機械應力（如更嚴格的耐磨損、耐衝擊測試要求）以及熱應力，其材料選擇（例如，要求具有更高的相比電痕化指數 CTI 或耐電痕化指數 PTI）、最小厚度以及結構設計，均有更為嚴格和具體的標準規定，例如，在交換式電源供應器中，光耦合器的隔離、高頻變壓器初次級間的絕緣，若聲稱強化絕緣，則需滿足相應的嚴格要求。



絕緣類型特性與工程要求對比

絕緣類型

防護級別

構成方式

主要功能

代表性應用與考量

基本絕緣

基礎防護

直接施加於帶電部件的單層絕緣

正常工作條件下防止接觸危險電壓

導線絕緣皮、繞組漆包線；需確保材料RTI、機械強度、介電強度

附加絕緣

備援防護

獨立於基本絕緣的額外絕緣層

基本絕緣失效時提供保護

雙重絕緣系統中的一部分；與基本絕緣物理隔離，獨立承受電氣應力

雙重絕緣

兩級防護

基本絕緣 + 附加絕緣

提供等同兩道獨立屏障的保護，不依賴保護接地

Class II 設備（回形符號）；需確保兩層絕緣的獨立性與有效性

強化絕緣

等同兩級防護

單一但經過強化的絕緣系統

在單層絕緣內實現雙重絕緣的防護可靠性

光耦合器、高頻變壓器隔離；材料、厚度、結構設計要求極其嚴格，耐壓更高



2. 保護接地系統 (Protective Earthing / Grounding System) 的可靠性設計 🌍


對於 Class I 設備（即依賴設施保護接地作為主要電擊防護措施之一的設備），一個設計合理、施工精良且維護得當的保護接地系統是確保使用者安全的生命線。


  • 工程設計原理： 保護接地的核心概念是，將設備內部所有在正常情況下不帶電，但在基本絕緣一旦失效時，可能意外變為危險帶電體的可觸及導電部件（例如金屬外殼、框架等），透過一條具有足夠導電截面積和極低電阻/阻抗特性的保護導體（Protective Conductor, PE），以高度可靠的方式連接至建築物電氣裝置的主接地端子（Main Earthing Terminal, MET）或等效的接地匯流排（earthing busbar）。

  • 故障電流管理與協同保護： 當設備內部發生基本絕緣對可觸及導電部件的擊穿故障時，故障電流（其大小主要由系統電壓和接地故障迴路阻抗（earth fault loop impedance, Zs）決定）將優先經由這條預設的、電阻遠小於人體電阻的保護接地路徑安全地導入大地，而非經由可能意外接觸該故障部件的人體，與此同時，這個通常遠大於設備正常工作電流的故障電流（即預期接觸電壓 U_c / 接地故障迴路阻抗 Z_s），必須能夠促使供電迴路中串聯的過電流保護裝置（Overcurrent Protective Device, OCPD），如熔斷器（fuse）或斷路器（circuit-breaker），在其規定的特性時間內（例如，標準常要求在 0.4 秒或 5 秒內，視系統電壓和應用場所而定）迅速、可靠地動作，從而自動切斷對故障設備的電源供應，徹底消除持續的電擊風險，這稱為自動切斷電源（Automatic Disconnection of Supply, ADS）。

  • PE 導體與端子的關鍵設計參數及測試要求：

    • 連續性與低阻抗： 保護接地路徑從設備電源輸入端的PE 端子到內部所有需接地的部件，其電氣連續性必須得到保證，且總電阻值必須足夠低，以確保在故障時能通過足夠大的故障電流並將接觸電壓限制在安全範圍內，相關標準通常要求在特定的測試電流（例如，不小於 10A 交流或直流，或等於設備額定輸入電流的 1.5 至 2 倍，最大不超過 25A 或 40A，視標準而定）下，量測其電壓降，計算出的電阻應小於 0.1 Ω 或 0.2 Ω（對於帶電源線的設備，電阻限值通常包含電源線PE導體的電阻）。

    • 載流能力與耐熱性： PE 導體及其連接端子的截面積選擇，必須能夠承受預期的最大故障電流（prospective fault current, I_pf）在OCPD動作所需時間內通過而不發生過熱損壞或熔斷。

    • 機械強度與可靠性： PE 端子（如螺釘、接線柱）的設計必須確保連接的機械穩固性和長期可靠性，能夠抵抗振動、機械應力，並防止意外鬆脫，例如，採用防鬆脫的螺絲連接或壓接端子，且PE連接點應有防止腐蝕的措施。

    • 清晰標示： 所有保護接地端子必須使用國際公認的保護接地符號（一個圓圈內含三橫一豎的接地符號，IEC 60417-5019）進行清晰、耐久的標示。



3. 安全特低電壓電路 (SELV - Safety Extra-Low Voltage Circuit) 的隔離與應用

  • IEC 標準定義與安全閾值： 依據 IEC 61140（電擊防護總則）及相關產品標準，SELV 電路被定義為一種在正常工作條件下，以及在單一故障條件下（例如，SELV電源的內部故障，或SELV電路與其他電路之間的絕緣故障），其任意兩導體之間，或任一導體與保護地（PE）（若存在）之間的電壓，均不會超過特定安全限值的電氣系統，此安全限值通常為**交流有效值（AC RMS）不超過 50V，且無顯著漣波（ripple-free）之直流電壓（DC voltage）**不超過 120V。值得注意的是，在特定環境（如醫療設備的應用部件、兒童可觸及的玩具、潮濕場所）或針對特定生理效應，這些電壓限值可能會被進一步降低（例如，AC 25V / DC 60V，甚至更低）。

  • SELV 電源的隔離要求： 產生 SELV 電壓的電源，其自身必須滿足嚴格的隔離要求，確保其輸出端（SELV 側）與輸入端（通常為市電等危險電壓側）之間存在可靠的電氣隔離，常見的 SELV 電源類型包括：

    • 安全隔離變壓器（Safety Isolating Transformer）： 其設計和製造需符合 IEC 61558-2-6 等相關標準，初級繞組與次級繞組之間必須具備等同於雙重絕緣或強化絕緣的隔離等級，例如，透過物理分離、接地屏蔽層（screen winding）或特定的繞線工藝來實現。

    • 具有等效隔離的電源轉換裝置： 如符合 IEC 62368-1 或其他適用標準的交換式電源供應器（SMPS），其內部的高頻變壓器、光耦合器等關鍵隔離元件，以及PCB上的電氣間隙與爬行距離，均需滿足對應於強化絕緣或雙重絕緣的要求。

    • 電化學電源： 如電池、蓄電池等，其本身不連接到危險電壓源。

    • 其他獨立電源： 如太陽能光電板、某些發電機等，需評估其是否能持續滿足 SELV 的電壓及隔離條件。

  • SELV 電路的工程設計與佈局原則：

    • 禁止接地： SELV 電路的任何帶電部分均不應與保護接地系統或其他任何接地系統（如功能接地 FE）相連接，以維持其與地的電位浮動狀態。

    • 與其他電路的隔離： SELV 電路的導體、元件及連接器，必須與其他非 SELV 電路（尤其是危險電壓電路 ES2、ES3，或一次側電路）的導體、元件及連接器之間，保持足夠的電氣間隙與爬行距離，或採用等效的物理屏障進行隔離，防止因意外接觸或絕緣擊穿而導致 SELV 電路帶上危險電壓。

    • 連接器差異化： 若設備同時存在 SELV 介面與非 SELV 介面，其連接器應設計成不可互換，以防止誤插導致危險。



主要電擊防護措施及其工程核心

防護措施

核心原理

主要應用分類

工程設計/選型關鍵點

絕緣系統

使用絕緣材料隔離危險帶電部件與可觸及表面/其他電路

所有電氣設備

材料選擇(RTI/CTI/介電強度)、絕緣等級(基本/附加/雙重/強化)、厚度、製程控制

保護接地 (Class I)

故障時將故障電流安全導入大地，並促使OCPD動作切斷電源

Class I 設備

PE導體連續性與低阻抗、足夠的載流能力、端子機械強度與可靠性、清晰標示、與OCPD的協同保護

安全特低電壓 (SELV)

將工作電壓限制在生理安全閾值以下

低電壓應用

SELV電源的可靠隔離(安全隔離變壓器/等效隔離轉換器)、SELV電路禁止接地、與其他電路的隔離、連接器防誤插

保護性阻抗

串聯高阻抗將接觸電流限制在安全水平

特定有限應用

阻抗元件的穩定性與可靠性 (壽命週期內、各種環境)、耐過電壓能力

電氣間隙與爬行距離

透過足夠的空間距離和沿面距離防止絕緣擊穿與電痕化

所有電氣設備

工作電壓、過電壓類別、污染等級、材料CTI值、海拔高度；需嚴格依標準查表或計算

防護性遮擋物與外殼

使用物理屏障阻止意外接觸危險帶電部件

所有電氣設備

材料機械強度與防火等級、IP防護等級 (防固態異物/防水)、開孔設計(通風與安全平衡)、固定可靠性



4. 保護性阻抗裝置 (Protective Impedance Device) 的工程限制


在極為特定的應用中，當其他主要的電擊防護措施（如絕緣或接地）因功能需求而難以完全實現時，標準允許採用保護性阻抗裝置作為一種補充或替代的防護手段，其核心工程原理是，在可能導致電擊的路徑中，策略性地串聯一個或多個經過精密設計和嚴格驗證的高阻抗元件（通常為電阻器或電容器的組合），目的是在發生故障或意外接觸時，將可能流經人體的接觸電流限制在遠低於 IEC TS 60479 系列標準所定義的感知閾值（perception threshold, typically ~0.5 mA AC）或反應閾值（reaction threshold）的安全水平之內，這種防護方式對阻抗元件的自身特性有極高要求：


  • 阻抗值穩定性： 所選用的阻抗元件的阻抗值必須在產品預期的整個壽命週期內，以及在所有預期的環境條件（溫度、濕度、振動等）下，保持高度的穩定性，不應因老化、溫飄或機械應力而發生顯著改變。

  • 可靠性與耐受能力： 阻抗元件必須能夠承受電路中可能出現的正常工作電壓、瞬態過電壓以及潛在的故障能量，而不會發生擊穿、開路、短路或阻抗值大幅漂移等失效模式，通常需要選用具有高可靠性、經過安規認證的元件。

  • 失效模式分析： 設計時必須對保護性阻抗裝置本身的潛在失效模式進行分析，確保其任何單一元件的失效（如電阻開路或電容短路）都不會導致整體保護失效或產生新的危險。 此類防護措施的應用範圍相對狹窄，常見於某些精密量測儀器的輸入端保護、特定醫療設備的患者連接部分、或某些需要進行高壓帶電操作的特殊工具介面。



5. 電氣間隙與爬行距離之精密控制與標準符合性 (Precise Control and Standards Compliance of Clearances and Creepage Distances)


在任何涉及危險電壓的電子電氣產品設計中，確保足夠且符合標準要求的電氣間隙與爬行距離，是預防因絕緣失效導致電擊或火災風險的基礎且至關重要的工程設計環節。安規工程師必須深刻理解其定義、影響因素及標準的具體規定。


  • 電氣間隙 (Clearance) – 空間隔離的有效性：

    • 定義與失效機制： 電氣間隙是指在兩個具有不同電位的導電部件之間，或在任一導電部件與設備的保護性遮擋物（如金屬外殼的內表面，若該外殼接地則視為參考地電位）之間，通過空氣測得的最短直線三維距離，其主要作用是防止在高於正常工作電壓的瞬態過電壓（其來源可能包括外部的雷擊感應、電力系統的開關操作，或設備內部的電感性負載切換等）或持續的峰值工作電壓作用下，發生空氣絕緣的電離與擊穿，進而產生有害的電弧或閃絡現象。

    • 決定因素： 最小允許的電氣間隙尺寸，主要由以下因素決定（需查閱 IEC 60664-1《低壓系統內設備的絕緣配合 第1部分：原理、要求和試驗》或具體產品標準如 IEC 62368-1）：

      1. 額定衝擊耐受電壓（Rated Impulse Withstand Voltage, U_imp）： 反映設備抵抗預期瞬態過電壓的能力，與設備的**過電壓類別（Overvoltage Category, OVC I 至 IV）**直接相關，OVC 等級越高，U_imp 要求越高。

      2. 污染等級（Pollution Degree, PD 1 至 4）： 描述設備預期運作環境的微觀環境污染程度，污染越嚴重（如導電塵埃、冷凝水），要求的間隙越大。

      3. 海拔高度（Altitude）： 海拔升高，空氣密度降低，絕緣強度下降，標準通常以2000米為基準，更高海拔需進行修正。

      4. 電場均勻性： 尖銳電極間的電場不均勻，更易發生擊穿。

  • 爬行距離 (Creepage Distance) – 表面絕緣的耐久性：

    • 定義與失效機制： 爬行距離是指在兩個具有不同電位的導電部件之間，或在任一導電部件與設備的保護性遮擋物內表面之間，沿著其間的固體絕緣材料表面測得的最短路徑距離，其主要作用是防止在長期施加的工作電壓（特別是交流或脈動直流電壓）作用下，由於絕緣材料表面受到環境中的濕氣、塵埃、導電離子或其他化學污染物附著的影響，逐漸形成可導電的碳化通路（即電痕徑現象，tracking），最終導致絕緣性能劣化、表面閃絡、短路或漏電起火。

    • 決定因素： 最小允許的爬行距離尺寸，主要由以下因素決定：

      1. 工作電壓有效值或直流值（RMS or DC Working Voltage）： 電壓越高，要求的爬行距離越大。

      2. 污染等級（Pollution Degree, PD 1 至 4）： 同電氣間隙，污染越嚴重，要求距離越大。

      3. 絕緣材料的相比電痕化指數（Comparative Tracking Index, CTI）： 此參數（依據 IEC 60112 測試方法）表徵固體絕緣材料在電應力和電解液污染同時作用下抵抗電痕徑形成的能力，CTI 值越高（例如 ≥600V），材料的抗電痕化性能越好，在相同電壓和污染等級下，允許的爬行距離可以設計得相對較小，材料通常被分為 I、II、IIIa、IIIb 四個組別。

      4. 絕緣材料表面的幾何形狀： 如設置凹槽或肋條可以有效增加實際的爬行距離，但需注意其設計是否會積聚污染物。

  • 工程實踐中的符合性驗證： 安規工程師在設計階段就必須使用CAD工具或參照元件規格書，仔細規劃PCB走線、元件佈局及結構件的相對位置，確保滿足標準要求的最小電氣間隙與爬行距離，在樣品製作完成後，需使用經過校準的精密量具（如塞規、深度尺、影像量測儀）進行實際的尺寸符合性查驗，任何不符合項均需進行設計更改。



6. 防護性遮擋物與外殼設計 (Design of Protective Barriers and Enclosures) 的安全職責


  • 核心安全功能： 設備外殼（Enclosure）和內部防護性遮擋物（Protective Barrier）的首要安全職責是構成一道可靠的物理屏障，用以防止使用者在正常操作、日常維護（如清潔）或可預見的意外情況下（例如，兒童的好奇行為），直接或間接接觸到設備內部構成電擊風險的危險帶電部件，或接觸到因絕緣失效而可能變為危險帶電的部件。

  • 材料選擇的工程考量：

    • 機械強度： 外殼和屏障材料必須具備足夠的機械強度和剛度，能夠承受預期的外部機械應力（如正常操作力、意外跌落、衝擊——依據 IEC 60068-2-75 進行衝擊能量測試）以及內部應力（如元件固定、內部連線的張力），而不會發生破損、永久變形或移位，從而導致安全距離縮小或危險部件外露。

    • 防火阻燃特性： 若外殼構成**防火外殼（Fire Enclosure）的一部分，其材料必須滿足特定的可燃性等級（Flammability Rating）**要求（例如，依據 UL 94 標準的 V-0、V-1、5VA 等級，或 IEC 60695 系列標準的針焰測試、灼熱絲測試 GWIT/GWFI 要求），以限制火勢蔓延。

    • 電氣絕緣性能： 若外殼或屏障本身也作為絕緣系統的一部分（例如，在 Class II 設備中），則其材料必須具備良好的電氣絕緣性能，並滿足相應的絕緣等級要求。

    • 耐熱與環境適應性： 材料應能在設備預期的最高工作溫度和環境條件下，長期保持其機械強度和絕緣性能，需關注其相對溫度指數（RTI）。

  • IP 防護等級 (Ingress Protection Code) 的具體安全實現：

    • 防止固體異物進入（第一位特徵數字）：

      • IP2X 或以上： 通常要求能防止直徑 12.5 mm 的標準試驗指（Jointed Test Finger）（模擬成人手指）觸及內部危險帶電部件，這是許多消費類和工業類產品的基本要求。

      • IP3X 或以上： 防止直徑 2.5 mm 的工具（如螺絲刀）觸及。

      • IP4X 或以上： 防止直徑 1.0 mm 的金屬絲觸及。

      • IP5X（防塵）： 不能完全阻止灰塵進入，但進入的灰塵量不得影響設備的正常運作及安全性能。

      • IP6X（塵密）： 完全阻止灰塵進入。

    • 防止液體進入（第二位特徵數字）： 例如，IPX4（防濺水）、IPX5（防噴水）、IPX7（防短時浸水）等，對於可能在潮濕環境使用或清潔的設備，適當的防水等級有助於防止水分侵入導致絕緣性能下降、短路或腐蝕，從而間接降低電擊風險。

  • 開孔與通風設計的平衡： 設備外殼上的通風孔、散熱孔或其他功能性開孔，其尺寸、形狀和位置設計，必須在滿足散熱或功能需求的同時，兼顧對內部危險帶電部件的防護，防止標準試驗指或測試探棒（test probe）通過開孔觸及危險部分，必要時需在開孔後方設置內部擋板或迷宮結構。

  • 固定與裝配的可靠性： 外殼的各組成部分（如蓋板、面板）以及內部屏障的固定方式（如螺絲、卡扣）必須牢固可靠，確保在正常使用和可預見的濫用過程中不會意外鬆脫或打開。



電擊防護相關之關鍵安規測試項目及其工程意涵


為系統性且客觀地驗證上述電擊防護措施在實際產品中是否得到正確、有效的實施，並完全符合相關安全標準的量化要求，安規測試流程中設計了一系列針對性的、標準化的測試項目，以下詳述其工程意涵：


  • 耐電壓測試 (Dielectric Voltage Withstand Test / Hipot Test):

    • 工程目的： 此測試的核心目的是施加一個遠高於設備正常工作電壓的測試電壓（通常為數千伏特的交流或直流電壓），以極端方式考驗產品絕緣系統（包括基本絕緣、附加絕緣及強化絕緣）的介電強度和完整性，模擬可能出現的瞬態過電壓或長期電氣應力下的絕緣耐受能力。

    • 測試方法與參數： 測試電壓的幅值、波形（AC/DC）、頻率（AC時）、施加時間（通常為60秒，生產線常規測試可縮短至1-3秒但電壓需提高）以及擊穿電流（breakdown current）的跳脫閾值，均由適用的產品安全標準詳細規定，施加點通常在一次側電路（危險電壓部分）與二次側電路（如SELV部分）、一次側電路與可觸及導電部件/保護地之間。

    • 結果判讀： 在測試過程中，若流過被測絕緣的電流未超過設定的跳脫值，且未發生持續電弧、閃絡或絕緣材料的物理性擊穿現象，則判為合格，反之，若發生上述任一情況，則表明絕緣存在缺陷（如材料不良、厚度不足、內部氣隙、污染物）或電氣間隙/爬行距離設計不足。

  • 絕緣電阻測試 (Insulation Resistance Test):

    • 工程目的： 此測試用以量化產品在乾燥清潔狀態下，其絕緣系統在特定的直流測試電壓（通常為 500Vdc 或 1000Vdc，對於低壓電路可能為 100Vdc 或 250Vdc）作用下的電阻值，藉此評估其整體絕緣品質和隔離洩漏電流的能力。

    • 測試方法與參數： 測試電壓施加於與Hipot測試類似的部位，量測得到的絕緣電阻值必須高於標準規定的最小值（例如，對於基本絕緣通常要求數 MΩ，對於強化絕緣則要求更高，如數十 MΩ 或 GΩ 等級）。

    • 結果判讀： 一個足夠高的絕緣電阻值是確保在正常工作時，通過絕緣材料的洩漏電流維持在極低水平的關鍵指標，同時也反映了絕緣材料的純淨度、乾燥度以及是否存在潛在的導電通路，此測試對濕度、溫度及表面潔淨度較為敏感。

  • 洩漏電流測試 (Leakage Current Test / Touch Current Test):

    • 工程目的： 此測試旨在模擬在產品各種正常工作條件下（包括額定電壓的90%-110%範圍、正常極性與反極性連接、接地與不接地等配置），使用者因接觸設備的可觸及導電部件或非導電外殼表面時，可能流經人體的電流大小，以確保其低於對人體安全的生理閾值。

    • 測試方法與參數： 測試時，需將產品按標準要求的狀態供電，並使用一個符合特定標準（如 IEC 60990）的人體阻抗模擬網路（Measuring Device, MD）連接在可觸及部件與參考地之間，量測流過該MD的電流，標準會針對不同類型設備（如手持式、固定式、資訊技術設備、醫療設備等）、不同防護等級（Class I, Class II）以及不同類型的洩漏電流（對地洩漏電流、接觸電流、患者洩漏電流等）規定不同的限值。

    • 結果判讀： 量測值必須嚴格控制在適用標準規定的限值（通常為數毫安培 mA 或數百微安培 µA）之內，超限則表示產品的絕緣設計、濾波器設計（如Y電容的選擇）或接地措施存在問題。

  • 保護接地連續性測試 (Protective Earth Continuity Test / Ground Bond Test):

    • 工程目的： 此測試專門針對 Class I 設備，其核心目的是驗證從設備電源輸入端的保護接地插腳/端子，到設備內部所有設計要求進行保護接地的可觸及金屬部件（如金屬外殼、底盤、電機外殼等）之間，確實存在一條完整、牢固且具有極低電阻的保護連接通路。

    • 測試方法與參數： 通常使用一個能夠輸出較大測試電流（例如，10A AC/DC 至 40A AC/DC，或等於設備額定輸入電流的 1.5 至 2 倍，但電流不宜大到損壞PE導體）的專用測試儀，將此電流通過待測的PE路徑，並量測其兩端的電壓降，進而計算出電阻值。

    • 結果判讀： 計算出的電阻值必須小於適用標準規定的限值（例如，對於帶有不可拆卸電源線的設備，通常要求小於 0.1 Ω 加上電源線PE導體的電阻；對於固定式設備，直接連接到PE端子的部件，要求可能更低），過高的電阻意味著接地路徑存在連接不良（如螺絲鬆動、氧化、壓接不良）或PE導體線徑不足等問題，這將在發生絕緣故障時，無法有效地將故障電流導入大地，並可能導致可觸及部件帶上危險電壓。

  • 電氣間隙與爬行距離符合性查驗 (Verification of Clearances and Creepage Distances):

    • 工程目的： 此為一項細緻的結構檢查與幾何量測工作，旨在確認產品的實際物理結構，特別是印刷電路板（PCB）的走線佈局、元件安裝位置、內部接線方式以及結構件的相對位置，是否嚴格滿足適用標準中針對電氣間隙與爬行距離的最小尺寸要求。

    • 查驗方法： 安規工程師需依據產品的工作電壓、過電壓類別、污染等級、所用絕緣材料的CTI值等參數，查閱相關標準（如 IEC 62368-1 的附錄F及相關表格，或 IEC 60664-1）確定應滿足的最小間距，然後使用經過校準的精密量測工具（如數位游標卡尺、厚薄規、光學影像量測系統、高壓探針配合顯微鏡等），對樣品或生產線上抽取的產品進行逐點的仔細量測與比對。

    • 結果判讀： 任何量測結果小於標準規定最小值的部位，均構成不符合項，必須進行設計更改（如調整元件佈局、修改PCB走線、增加絕緣隔片、開槽或使用更高CTI等級的材料等）並重新驗證，以消除潛在的絕緣擊穿或表面電痕化風險。



電擊防護關鍵安規測試項目及其工程意涵

測試項目

英文簡稱/別名

主要測試對象/目的

關鍵測試參數 (舉例)

常見失效模式/判讀重點

耐電壓測試

Hipot / Dielectric Withstand

驗證絕緣系統的介電強度，承受過電壓能力

測試電壓 (kV AC/DC)、持續時間 (s/min)、擊穿電流閾值 (mA)

絕緣擊穿、持續電弧、閃絡；過高的擊穿電流

絕緣電阻測試

IR / Megger Test

量測絕緣系統的電阻值，評估整體絕緣品質

測試電壓 (Vdc)、最小絕緣電阻值 (MΩ/GΩ)

絕緣電阻低於標準限值；反映材料受潮、污染或老化

洩漏電流測試

Leakage / Touch Current

量測正常操作下，可觸及部件流經人體模擬阻抗的電流

電源電壓範圍、不同接地狀態、人體阻抗模型 (MD)、電流限值 (µA/mA)

接觸電流超限；可能與Y電容、絕緣設計、濾波器有關

保護接地連續性測試

Ground Bond / Earth Continuity

驗證Class I設備PE路徑的完整性與低電阻特性

測試電流 (A AC/DC)、最大允許電阻 (Ω)

接地電阻過高；PE路徑連接不良、導線截面積不足

電氣間隙與爬行距離查驗

Clearance & Creepage

實際量測關鍵部位的空間距離與沿面距離是否符合標準

依工作電壓、OVC、PD、CTI等查標準值；使用精密量具

實測距離小於標準要求；可能導致絕緣擊穿或表面電痕化



總結而言，為使用者提供充分且可靠的電擊危害防護，是一項貫穿產品整個生命週期的、系統性的安全工程任務，安規工程師在其中扮演著至關重要的角色，必須憑藉其深厚的專業知識、對適用標準的精確理解以及嚴謹的工程實踐，在產品的每一環節——從最初的風險評估與安全概念構思，到具體的電路設計、元件選型（特別是安全關鍵元件）、PCB佈局優化、結構件設計，再到生產製程的品質控制，以及最終的型式試驗與常規測試驗證——全面融入並嚴格執行安全工程的設計原則與驗證方法，綜合運用並精確控制絕緣系統的完整性、保護接地的有效性、安全特低電壓的正確應用、以及電氣間隙與爬行距離的符合性等多重、多層次的防護手段，其最終且不容妥協的目標，是交付給全球市場與終端使用者一個在所有可合理預見的使用條件、環境條件及潛在故障模式下，均能始終確保電氣安全的產品。

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