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作者：ADI公司Mark Cantrell 標(biāo)準(zhǔn)是一種資產(chǎn)——如果您了解它們的話 本文探討如何有效使用IEC(國(guó)際電工委員會(huì))安全標(biāo)準(zhǔn)，以便從數(shù)百項(xiàng)可用標(biāo)準(zhǔn)中找出與問(wèn)題相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，探索設(shè)計(jì)的限制條件。IEC的標(biāo)準(zhǔn)和支持文件常常被設(shè)計(jì)人員視為累贅，但如果您對(duì)其包含的內(nèi)容有一些了解，知道如何查找和使用它們，最重要的是知道從哪里起步，那么它們其實(shí)是一筆巨大的財(cái)富。本文將說(shuō)明如何使用從多家安全機(jī)構(gòu)免費(fèi)獲得的信息來(lái)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系圖。 設(shè)計(jì)工程師是富有創(chuàng)造力的一群人。在尺寸、成本和性能的約束范圍內(nèi)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，好比是藝術(shù)家在可用色彩和畫(huà)布類(lèi)型的約束范圍內(nèi)描繪肖像。設(shè)計(jì)工程師的調(diào)色盤(pán)就是各種可用元器件和最新的架構(gòu)思想，結(jié)合一些原創(chuàng)貢獻(xiàn)，就能做出前所未有的東西。衡量設(shè)計(jì)成功與否的標(biāo)準(zhǔn)是簡(jiǎn)潔和精致。不幸的是，對(duì)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性和精致性打擊最大的莫過(guò)于要遵從洋洋灑灑300頁(yè)的安全規(guī)則手冊(cè)，而且其中的一些指南看起來(lái)并無(wú)明確的道理。在處理安全標(biāo)準(zhǔn)上，工程師們似乎在兩個(gè)極端之間搖擺不定。 一個(gè)極端 第一個(gè)極端是對(duì)安全標(biāo)準(zhǔn)幾乎一無(wú)所知。例如，有這樣一名工程師，他從與別人關(guān)于水冷卻器的交談中了解到一些安全規(guī)則， 于是就奮勇前進(jìn)，做出滿(mǎn)足這些經(jīng)驗(yàn)法則的最精致設(shè)計(jì)，期望在將原型送往安全機(jī)構(gòu)認(rèn)證時(shí)萬(wàn)事大吉。這對(duì)于創(chuàng)新來(lái)說(shuō)是極好的，但如果設(shè)計(jì)必須重來(lái)以滿(mǎn)足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，就很不劃算。更糟糕的情況是，某些不安全因素可能逃過(guò)認(rèn)證過(guò)程的檢查，給最終客戶(hù)帶來(lái)傷害。 第二個(gè)極端是產(chǎn)品安全在設(shè)計(jì)中根深蒂固，形成了一種窒息創(chuàng)新的設(shè)計(jì)文化。每個(gè)設(shè)計(jì)都是基于之前的設(shè)計(jì)，行之有效的安全技術(shù)毫無(wú)變化地從一個(gè)設(shè)計(jì)沿用到另一個(gè)設(shè)計(jì)。這種方法通常會(huì)產(chǎn)生安全的產(chǎn)品，但不利于設(shè)計(jì)創(chuàng)新或改良，創(chuàng)造力被限制在項(xiàng)目的細(xì)小部分上。這無(wú)疑是安全的做法，但設(shè)計(jì)人員無(wú)成就感，而且會(huì)妨礙他們推出與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同的突破性產(chǎn)品。例如，通過(guò)應(yīng)用IEC 60112所述的相對(duì)漏電指數(shù)(CTI)測(cè)試，可以使實(shí)現(xiàn)尺寸更小的隔離器件。按照更高的CTI等級(jí)對(duì)封裝材料進(jìn)行特性測(cè)試，可將封裝的爬電距離要求從8 mm降至4 mm，使器件尺寸縮小一倍或更多，進(jìn)而可縮小PCB的整個(gè)隔離邊界和應(yīng)用整體的尺寸。如果設(shè)計(jì)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)做一些研究，找出解決之道，就能實(shí)現(xiàn)此類(lèi)優(yōu)化。 為了在這兩個(gè)極端之間取得平衡，設(shè)計(jì)人員有必要及時(shí)探查安全標(biāo)準(zhǔn)并評(píng)估器件和創(chuàng)新技術(shù)。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)似乎高深莫測(cè)，難以把握。 IEC制定和維護(hù)的一系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最為廣泛，它發(fā)布了數(shù)百項(xiàng)世界通用的安全和兼容性標(biāo)準(zhǔn)。但是，設(shè)計(jì)人員怎么才能知道必須購(gòu)買(mǎi)、閱讀、應(yīng)用哪些標(biāo)準(zhǔn)呢？所有標(biāo)準(zhǔn)都不是免費(fèi)的，而且許多公司并沒(méi)有專(zhuān)職人員來(lái)協(xié)調(diào)安全標(biāo)準(zhǔn)。 解決之道 解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)簡(jiǎn)單辦法是設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)確定應(yīng)用和行業(yè)適用的頂層系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，買(mǎi)下來(lái)并弄清楚。有時(shí)候，這不是像看起來(lái)那么簡(jiǎn)單。系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)代表了適用于產(chǎn)品預(yù)期用途的系統(tǒng)安全方面多年經(jīng)驗(yàn)的精華。這些標(biāo)準(zhǔn)每隔幾年更新一次，以反映特定領(lǐng)域的最先進(jìn)技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)本身是由行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者、學(xué)術(shù)界和安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)組成的委員會(huì)進(jìn)行編制和維護(hù)。系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)通常篇幅很長(zhǎng)，可能多達(dá)600頁(yè)，其內(nèi)容非常詳盡，據(jù)此足以做出大多數(shù)設(shè)計(jì)和測(cè)試決策，而不必購(gòu)買(mǎi)其它文件。然而，每個(gè)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)背后都有大量信息，這些信息可以厘清要求背后的思維過(guò)程，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)中潛藏的靈活性及其背后的思想。IEC標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)系圖可以揭示系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)未明確反映的事情。 下面通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明從標(biāo)準(zhǔn)預(yù)覽中可以提取哪些信息，請(qǐng)參考圖1。它是信息技術(shù)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60950的“引用標(biāo)準(zhǔn)”圖。引用標(biāo)準(zhǔn)指關(guān)于某項(xiàng)主題的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)或文件，是應(yīng)用原標(biāo)準(zhǔn)所不可缺少的文件。為了簡(jiǎn)化該圖，使其不需要折頁(yè)，我們將其范圍限制在隔離相關(guān)的主題。文件按照其主要功能和在文件層級(jí)中的大致地位而分為若干類(lèi)別，具體包括： 1. 系統(tǒng)和零部件標(biāo)準(zhǔn)——代表探索的起點(diǎn)。 2. 協(xié)調(diào)文件——處理特定類(lèi)型的安全問(wèn)題，以便能被多種系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)使用。 3. 測(cè)試方法——以規(guī)范形式說(shuō)明如何評(píng)估安全的某一方面以確保獲得一致且可比較的結(jié)果。 4. 說(shuō)明文件——解釋分析技術(shù)和設(shè)計(jì)原則。 5. 分類(lèi)文件——將材料和環(huán)境分為業(yè)界商定的組別。 
圖1. 支持IEC 60950的絕緣相關(guān)文件網(wǎng) 不同類(lèi)型的文件通過(guò)不同的顏色來(lái)突出顯示它們的相互關(guān)系。考察圖1可發(fā)現(xiàn)文件相互關(guān)系的基本結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)引用協(xié)調(diào)文件，協(xié)調(diào)文件引用測(cè)試方法，測(cè)試方法進(jìn)而引用說(shuō)明文件，最后說(shuō)明文件引用分類(lèi)文件。這些關(guān)系反映的是一般的模式，不是一成不變的。它們可以是系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)直接引用的獨(dú)立文件，或是相互聯(lián)系的參考文件網(wǎng)。本例從信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60950開(kāi)始，它是許多應(yīng)用類(lèi)型最常用的標(biāo)準(zhǔn)之一。注意，該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)引用了其它系統(tǒng)和零部件標(biāo)準(zhǔn)，原因如下： 1. 它們具有相同的絕緣要求。 2. 一個(gè)裝置可以用作一個(gè)子系統(tǒng)，例如開(kāi)關(guān)設(shè)備(IEC60947)。 3. 光耦合器等常用安全器件有其自己的安全標(biāo)準(zhǔn)(IEC60747-5)。 引用的每一種子系統(tǒng)或器件都可以根據(jù)其自己的標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立認(rèn)證，從而無(wú)需多余的分析和測(cè)試便可輕松集成到更大的系統(tǒng)中。還有一點(diǎn)需要注意的是，IEC 60950認(rèn)證本身是醫(yī)療設(shè)備認(rèn)證IEC 60601的一部分，因此它被完整納入另一個(gè)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)都引用其自己的支持文件網(wǎng)，圖中未顯示，僅通過(guò)大箭頭表示。 IEC 60950的絕緣要求幾乎全部來(lái)源于關(guān)于絕緣的協(xié)調(diào)文件IEC 60664。這樣，許多系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)就可以整體引用該絕緣分析，正如上文所述。繼續(xù)上移便得到測(cè)試方法、說(shuō)明文件和分類(lèi)文件。 讓我們看看如何利用IEC追索文件的知識(shí)來(lái)探究一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。開(kāi)發(fā)安全系統(tǒng)時(shí)，我們顯然想知道絕緣系統(tǒng)的壽命有多長(zhǎng)，哪些因素會(huì)影響其壽命。IEC 60950系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此并未提供很多指導(dǎo)。關(guān)于厚度和距離有許多要求，但并不清楚哪一個(gè)與系統(tǒng)的壽命相關(guān)，哪一個(gè)是用于應(yīng)對(duì)瞬變。另外，關(guān)于如何根據(jù)這些要求來(lái)估算系統(tǒng)壽命也沒(méi)有說(shuō)明。研究圖1可發(fā)現(xiàn)，左上部分處理的是絕緣擊穿和耐受性。主系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中刪除了幾個(gè)步驟，很多情況下，這意味著在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)反映此信息之前，相關(guān)指南和背景已與其它要求合并。 為了回溯基礎(chǔ)測(cè)試和分析技術(shù)，需要獲得一個(gè)或兩個(gè)低層標(biāo)準(zhǔn)，本例中是： 1. IEC 61251—電氣絕緣材料—交流耐壓—簡(jiǎn)介 2. IEC 62539—電氣絕緣擊穿數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析指南 研究這兩份文件之后，就可以回答絕緣壽命問(wèn)題，或者確定新材料的壽命測(cè)試方法。在設(shè)計(jì)早期獲得這些信息可以指導(dǎo)材料的選擇和使用，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看可以節(jié)省時(shí)間和資金。探索IEC標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系網(wǎng)有助于快速獲取這些豐富的信息。 此類(lèi)文件圖對(duì)追查IEC甚至ISO體系(也會(huì)引用ISO文件，但本文未顯示)中的相關(guān)資源非常有用，但要找到或創(chuàng)建文件圖并不容易。本例中，我們花時(shí)間建立了這張圖，但為了構(gòu)建圖1，我們并不需要真正擁有其中的任何文件。IEC網(wǎng)站允許預(yù)覽幾乎所有IEC標(biāo)準(zhǔn)，包括目錄、文件范圍和引用標(biāo)準(zhǔn)。這些信息足以讓我們了解特定標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍及其引用了哪些其它標(biāo)準(zhǔn)。例圖就是利用免費(fèi)預(yù)覽信息構(gòu)建的，它讓我們有足夠的信心來(lái)鑒別特定標(biāo)準(zhǔn)。投入時(shí)間來(lái)構(gòu)建此類(lèi)關(guān)系圖極具意義。 |
