在電源系統(tǒng)設計中，安全性并非簡單的“勾選項”，而是體現(xiàn)在每一根電纜、每一層絕緣與每一個外殼中。電源工程師必須做出的關鍵決策之一，就是選擇不同類型的電源供應器（PSU）。這個選擇將影響絕緣策略、接地方式、認證測試，乃至整個系統(tǒng)的長期可靠性。

I 類和 II 類系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：在發(fā)生電氣故障時，它們是如何保護用戶與絕緣設備的。如果您了解如何安裝，并且知道如何正確安裝這些系統(tǒng)，就能避免代價高昂的設計錯誤，并確保系統(tǒng)一次性通過認證。

了解 I 類電源

I 類電源采用“雙重安全”措施：基本絕緣 + 保護性接地（PE）。如果帶電電子設備和電源外殼之間的基本絕緣失效，電流可能會通過金屬外殼引發(fā)觸電危險。為了防止這種情況發(fā)生，電源外殼直接接地，以便故障電流能安全導出。漏電可以觸發(fā)斷路器或接地故障保護器（GFI），從而保護使用者。

圖 1：I 類基礎 PSU 的橫截面圖

I 類電源通常采用金屬外殼，并使用包含火線、零線和地線的三芯輸入線纜供電。這種設置通過接地系統(tǒng)保護用戶免受接觸外殼的火線的傷害。

I 類的典型應用場景

I 類電源廣泛應用于工業(yè)和專業(yè)設備。其應用有利于接地的金屬外殼系統(tǒng)，包括控制面板、服務器機架和臺式設備。在這些情況下，接地已融入系統(tǒng)，而不僅僅是為了安全。

然而，使用保護接地的關鍵前提是：接地連接必須安全。許多建筑物，尤其是老舊住宅區(qū)的建筑物，接地不足。在醫(yī)院或家庭環(huán)境中，一次故障就可能造成嚴重后果，因此接地問題會成為一種負擔。

什么是 II 類電源？

II 類電源則采用不同的安全方案。它們并非將外殼接地，而是通過使用雙重或加強絕緣來消除接地需求。這種方法通過多重絕緣屏障將帶電電路與用戶物理隔離，即使發(fā)生單一絕緣故障，也不會導致觸電風險。

圖 2：雙絕緣 PSU 外殼和內(nèi)部分離的橫截面圖像。

II 類電源通常采用塑料外殼或開放式框架結(jié)構，無外露導電部件。輸入線纜僅包含兩根導線：火線和零線。由于沒有接地線，在無法保證可靠接地的環(huán)境中，安裝更簡單、更安全。

為什么 II 類電源更適合家庭和醫(yī)療用途？

在家庭醫(yī)療保健應用中，如IEC 60601-1-11等安全標準要求使用 II 類電源。其原因顯而易見：不依賴建筑物潛在不可靠接地系統(tǒng)的設備，對脆弱的患者來說本質(zhì)上更安全。

這同樣適用于手機充電器、筆記本電腦適配器以及許多其他消費電子產(chǎn)品。其結(jié)構簡單，絕緣強度高，非常適合這些應用。

安全要求：根據(jù)類別選擇正確方法

安裝 I 類電源

安裝 I 類電源時，接地連接必須物理牢固且保持電氣連續(xù)性。擰緊螺釘時請使用適當?shù)呐ぞ?，確保接觸區(qū)域的所有油漆或陽極氧化層均已去除，并在系統(tǒng)測試期間驗證接地連續(xù)性。電源外殼必須與系統(tǒng)底盤電氣連接，以保持金屬外殼的安全完整性。

圖 3：顯示 I 類電源在金屬外殼內(nèi)的正確接地的安裝照片。

未連接保護接地，或因接地不良導致阻抗過高，會導致安全功能失效。

安裝 II 類電源

相比之下，II 類電源必須保持完全隔離。不應連接到保護地，并且必須小心避免通過安裝螺釘、支架或其他導電路徑意外接地。安裝在金屬外殼內(nèi)時，可能需要使用絕緣墊片來保持雙重絕緣。

EMI 緩解措施可能需要功能性接地（而非保護性接地）進行濾波。但是，必須精心構建該功能性接地，使其與保護地隔離，以確保 PSU 符合 II 類標準。

合規(guī)性考慮和選擇技巧

選擇合適的電源：需要注意什么？

數(shù)據(jù)手冊內(nèi)容繁多，認證措辭也各不相同，這使得選擇符合等級要求的電源變得困難。但是，首先必須確定防護等級。最快捷的方法是查看數(shù)據(jù)手冊的安全認證部分是否有清晰的標簽。不要想當然地認為外殼材料或連接方式就能確定防護等級；請檢查文檔是否明確標明了 I 類或 II 類，并參考了正確的 IEC 或 EN 標準。這可以避免在設計進行合規(guī)性測試時出現(xiàn)混淆。

確認電源包含 I 類系統(tǒng)的保護接地端子，并且其數(shù)據(jù)手冊明確說明符合 I 類標準。金屬外殼的接線說明中規(guī)定機箱必須接地。

對于 II 類系統(tǒng)，請尋找標注“雙重絕緣”或“加強絕緣”的產(chǎn)品。通常使用通用的“內(nèi)嵌方塊”符號來表示。數(shù)據(jù)手冊應確認符合 II 類或 IEC 安全標準，并且不應提供接地線連接。工程師還應檢查連接器圖紙，確認沒有 PE 引腳，并查看安裝說明，確保設備不會意外連接到接地外殼。這些簡單的檢查可以確保隔離策略的完整性，并確保設備符合 Class II 標準。

安裝條件也會影響選擇。例如，如果電源安裝在沒有裸露金屬的塑料外殼中，則可能更傾向于使用 Class II PSU 來簡化認證。另一方面，在接地的金屬外殼中，由于漏電流必須通過地線進行管理，因此 Class I PSU 可能更合適。

工程師合規(guī)性檢查清單

許多安全決策在電源進入集成階段時就已經(jīng)確定。工程師可以通過以下問題簡化此過程：

■ 電源是否明確標記為 I 類或 II 類，并且是否符合系統(tǒng)的防護等級？

■ 對于 I 類，接地是否可靠連接并通過測試？

■ 對于 II 類，安裝方法是否保持雙重或加強絕緣？

■ 應用的漏電流是否在可接受的范圍內(nèi)（例如，接觸電流小于 70μA）？

■ 電源是否符合目標環(huán)境的 EMC 標準，并且是否內(nèi)置了足夠的測試裕度？

避免常見錯誤

電源集成中最常見的錯誤之一是混淆 UL Class 2和 IEC Class II。前者指的是限制電流和電壓輸出以確保線路安全，而后者則涉及絕緣和保護。兩者不可互換。

另一個陷阱是混淆保護機制。例如，在接地的金屬外殼內(nèi)安裝 II 類電源，如果沒有適當?shù)母綦x，可能會引入意外的接地路徑，從而破壞絕緣策略。相反，在 I 類系統(tǒng)中省略接地連接會完全損害其安全性。

總結(jié)

I 類和 II 類電源代表了兩種截然不同的電氣安全理念。I 類電源通過將系統(tǒng)接地來保護用戶。相比之下，II 類電源通過使用更好的絕緣措施來保護用戶，甚至無需接地。

應用、外殼材質(zhì)和環(huán)境都會影響電源的選擇。電源的安裝方式與選擇本身同樣重要。在這個階段出現(xiàn)錯誤，即使是最安全的設計也可能變得毫無意義。

工程師需要了解這些修改，并遵循數(shù)據(jù)手冊中的說明進行操作。如果您仍然不確定，請及時咨詢電源供應商。安全的第一步是理解；第一道防線是清晰的技術判斷。