一类电源与二类电源的安装指南

在电源系统设计中，安全性并非简单的“勾选项”，而是体现在每一根电缆、每一层绝缘与每一个外壳中。电源工程师必须做出的关键决策之一，就是选择不同类型的电源供应器（PSU）。这个选择将影响绝缘策略、接地方式、认证测试，乃至整个系统的长期可靠性。

I 类和 II 类系统的主要区别在于：在发生电气故障时，它们是如何保护用户与绝缘设备的。如果您了解如何安装，并且知道如何正确安装这些系统，就能避免代价高昂的设计错误，并确保系统一次性通过认证。  

了解 I 类电源

I 类电源采用“双重安全”措施：基本绝缘 + 保护性接地（PE）。如果带电电子设备和电源外壳之间的基本绝缘失效，电流可能会通过金属外壳引发触电危险。为了防止这种情况发生，电源外壳直接接地，以便故障电流能安全导出。漏电可以触发断路器或接地故障保护器（GFI），从而保护使用者。

图 1：I 类基础 PSU 的横截面图 

I 类电源通常采用金属外壳，并使用包含火线、零线和地线的三芯输入线缆供电。这种设置通过接地系统保护用户免受接触外壳的火线的伤害。 

I 类的典型应用场景

I 类电源广泛应用于工业和专业设备。其应用有利于接地的金属外壳系统，包括控制面板、服务器机架和台式设备。在这些情况下，接地已融入系统，而不仅仅是为了安全。

然而，使用保护接地的关键前提是：接地连接必须安全。许多建筑物，尤其是老旧住宅区的建筑物，接地不足。在医院或家庭环境中，一次故障就可能造成严重后果，因此接地问题会成为一种负担。

什么是 II 类电源？

II 类电源则采用不同的安全方案。它们并非将外壳接地，而是通过使用双重或加强绝缘来消除接地需求。这种方法通过多重绝缘屏障将带电电路与用户物理隔离，即使发生单一绝缘故障，也不会导致触电风险。 

图 2：双绝缘 PSU 外壳和内部分离的横截面图像。 

II 类电源通常采用塑料外壳或开放式框架结构，无外露导电部件。输入线缆仅包含两根导线：火线和零线。由于没有接地线，在无法保证可靠接地的环境中，安装更简单、更安全。 

为什么 II 类电源更适合家庭和医疗用途？ 

在家庭医疗保健应用中，如IEC 60601-1-11等安全标准要求使用 II 类电源。其原因显而易见：不依赖建筑物潜在不可靠接地系统的设备，对脆弱的患者来说本质上更安全。

这同样适用于手机充电器、笔记本电脑适配器以及许多其他消费电子产品。其结构简单，绝缘强度高，非常适合这些应用。   

安全要求：根据类别选择正确方法 

安装 I 类电源

安装 I 类电源时，接地连接必须物理牢固且保持电气连续性。拧紧螺钉时请使用适当的扭矩，确保接触区域的所有油漆或阳极氧化层均已去除，并在系统测试期间验证接地连续性。电源外壳必须与系统底盘电气连接，以保持金属外壳的安全完整性。 

图 3：显示 I 类电源在金属外壳内的正确接地的安装照片。 

未连接保护接地，或因接地不良导致阻抗过高，会导致安全功能失效。 

安装 II 类电源

相比之下，II 类电源必须保持完全隔离。不应连接到保护地，并且必须小心避免通过安装螺钉、支架或其他导电路径意外接地。安装在金属外壳内时，可能需要使用绝缘垫片来保持双重绝缘。 

EMI 缓解措施可能需要功能性接地（而非保护性接地）进行滤波。但是，必须精心构建该功能性接地，使其与保护地隔离，以确保 PSU 符合 II 类标准。 

合规性考虑和选择技巧

选择合适的电源：需要注意什么？ 

数据手册内容繁多，认证措辞也各不相同，这使得选择符合等级要求的电源变得困难。但是，首先必须确定防护等级。最快捷的方法是查看数据手册的安全认证部分是否有清晰的标签。不要想当然地认为外壳材料或连接方式就能确定防护等级；请检查文档是否明确标明了 I 类或 II 类，并参考了正确的 IEC 或 EN 标准。这可以避免在设计进行合规性测试时出现混淆。 

确认电源包含 I 类系统的保护接地端子，并且其数据手册明确说明符合 I 类标准。金属外壳的接线说明中规定机箱必须接地。 

对于 II 类系统，请寻找标注“双重绝缘”或“加强绝缘”的产品。通常使用通用的“内嵌方块”符号来表示。数据手册应确认符合 II 类或 IEC 安全标准，并且不应提供接地线连接。工程师还应检查连接器图纸，确认没有 PE 引脚，并查看安装说明，确保设备不会意外连接到接地外壳。这些简单的检查可以确保隔离策略的完整性，并确保设备符合 Class II 标准。 

安装条件也会影响选择。例如，如果电源安装在没有裸露金属的塑料外壳中，则可能更倾向于使用 Class II PSU 来简化认证。另一方面，在接地的金属外壳中，由于漏电流必须通过地线进行管理，因此 Class I PSU 可能更合适。 

工程师合规性检查清单

许多安全决策在电源进入集成阶段时就已经确定。工程师可以通过以下问题简化此过程： 

■ 电源是否明确标记为 I 类或 II 类，并且是否符合系统的防护等级？ 

■ 对于 I 类，接地是否可靠连接并通过测试？ 

■ 对于 II 类，安装方法是否保持双重或加强绝缘？ 

■ 应用的漏电流是否在可接受的范围内（例如，接触电流小于 70µA）？ 

■ 电源是否符合目标环境的 EMC 标准，并且是否内置了足够的测试裕度？ 

避免常见错误

电源集成中最常见的错误之一是混淆 UL Class 2和 IEC Class II。前者指的是限制电流和电压输出以确保线路安全，而后者则涉及绝缘和保护。两者不可互换。 

另一个陷阱是混淆保护机制。例如，在接地的金属外壳内安装 II 类电源，如果没有适当的隔离，可能会引入意外的接地路径，从而破坏绝缘策略。相反，在 I 类系统中省略接地连接会完全损害其安全性。 

总结

I 类和 II 类电源代表了两种截然不同的电气安全理念。I 类电源通过将系统接地来保护用户。相比之下，II 类电源通过使用更好的绝缘措施来保护用户，甚至无需接地。 

应用、外壳材质和环境都会影响电源的选择。电源的安装方式与选择本身同样重要。在这个阶段出现错误，即使是最安全的设计也可能变得毫无意义。 

工程师需要了解这些修改，并遵循数据手册中的说明进行操作。如果您仍然不确定，请及时咨询电源供应商。安全的第一步是理解；第一道防线是清晰的技术判断。