IEC/UL 62368-1 第三版 | 主题型 | 预计阅读时间：7 分钟
1. 开篇：为什么接地和接触电流测试如此重要？
你有没有遇到过这种情况：
设备在实验室测试时一切正常，但到了认证实验室，接触电流测试结果超标，导致整批产品需要整改。
或者：
设备的接地电阻测试失败，因为保护接地导体的连接点使用了焊接作为唯一固定方式，不符合标准要求。
保护接地连续性和接触电流测量是安规测试中最基础、也最容易出问题的项目之一。Clause 5.6 和 5.7 给出了完整的要求和测试方法——从保护导体的设计、到接触电流和泄漏电流的测量、再到超限时的应对措施，是一条完整的合规路径。
本文从工程视角解读 Clause 5.6 和 5.7，帮你快速掌握：
- 保护接地导体的设计要求（Clause 5.6）
- 接触电流和泄漏电流的测量方法（Clause 5.7）
- 接地电阻测试的方法和限值
- 常见设计陷阱与规避建议
2. 保护接地导体要求（Clause 5.6）
Clause 5.6 规定了保护导体（PROTECTIVE CONDUCTOR）的设计和安装要求，适用于 Class I 设备中用于安全防护的接地导体。
2.1 保护导体的作用
在正常操作条件下，保护导体可以：
- 作为基本安全防护，防止可触及导电部件超过 ES1 限值
- 作为限制接地电路中瞬态电压的手段
在单一故障条件下，保护导体可以：
- 作为附加安全防护，防止可触及导电部件超过 ES2 限值
2.2 保护导体的基本要求（5.6.2.1）
| 要求 | 说明 |
|---|---|
| 不得包含开关或限流装置 | 保护导体必须是连续的，不得通过开关、限流装置或过流保护装置 |
| 电流容量充足 | 在单一故障条件下，保护导体必须能承受故障电流的持续时间 |
| 先接后断 | 保护导体的连接必须比电源连接先接通、后断开（适用于连接器、插头、器具耦合器） |
| 焊接不得作为唯一固定方式 | 焊接只能作为辅助，必须有机螺钉等机械固定 |
| 端子要求 | 保护导体端子必须设计成在维修时不太可能松动；单个端子可连接多个保护 bonding 导体 |
⚠️ 注意：保护接地端子（PE 端子）的连接必须先接后断。这意味着：
- 插入连接器时，PE 针脚先接触
- 拔出连接器时，PE 针脚后断开
- 这确保了在设备通电前，接地已经建立
2.3 保护导体的颜色标识（5.6.2.2）
- 保护接地导体（PROTECTIVE EARTHING CONDUCTOR）的绝缘必须是黄绿色
- 保护 bonding 导体（PROTECTIVE BONDING CONDUCTOR）的绝缘也必须是黄绿色，但以下两种情况除外：
- 接地编织线可以使用透明绝缘
- ribbon 电缆、bus bar、印刷线路等组件中的保护 bonding 导体可以是任意颜色（只要不会引起误解）
2.4 保护接地导体尺寸要求（5.6.3）
保护接地导体必须符合 Table G.7 的最小导体尺寸要求。
对于作为加强安全防护的保护接地导体（用于 Pluggable Equipment Type B 或永久性连接设备），必须：
- 包含在符合 G.7.1 的护套电源线的保护导管中，且不低于 IEC 62440:2008 Annex C 的重型
- 或者，如果未受物理损坏保护，最小导体尺寸 ≥ 4 mm²
- 或者，如果受物理损坏保护，最小导体尺寸 ≥ 2.5 mm²
- 或者，由预期由熟练人员安装的导管保护，最小尺寸符合 Table 30
3. 接触电流与保护导体电流测量（Clause 5.7）
Clause 5.7 规定了接触电压、接触电流和保护导体电流的测量方法。这些测量是评估设备在正常操作、异常操作和单一故障条件下是否安全的关键测试。
3.1 测量条件（5.7.1）
测量必须在最不利电源电压下进行（参见 B.2.3，通常为 1.1 × 额定电压）。
3.2 测量仪器和网络（5.7.2）
接触电流的测量必须使用符合 IEC 60990:2016 的测量仪器和网络：
- 测量 IEC 60990:2016 Figure 4 和 Figure 5 中指定的 U₂ 和 U₃ 的仪器必须指示峰值电压
- 如果接触电流波形是正弦波，可以使用有效值指示仪器
3.3 设备设置和连接（5.7.3）
- 设备设置、电源连接和设备接地必须符合 IEC 60990:2016 Clause 4, 5.3, 5.4 的要求
- 如果设备有独立于保护接地导体的接地连接，测试时必须断开该连接
- 互连设备系统：
- 如果有多个市电连接，每个设备必须单独测试
- 如果只有一个市电连接，整个系统作为单个设备测试
3.4 未接地可触及部件的测量（5.7.4）
在正常操作条件、异常操作条件和单一故障条件下（安全防护故障除外），必须测量所有未接地可触及导电部件的接触电压或接触电流。
- 接触电流（Table 4 中的电流 a 和电流 b）必须按照 IEC 60990:2016 的 5.1, 5.4 和 6.2.1 测量
- 在相关基本安全防护或附加安全防护的单一故障条件下，必须测量所有未接地可触及导电部件的接触电压或接触电流
- 对于可触及的非导电部件，必须使用 IEC 60990:2016 5.2.1 规定的金属箔进行测试
3.5 接地可触及导电部件的测量（5.7.5）
必须按 IEC 60990:2016 的 6.1 和 6.2.2（除 6.2.2.8 外）的电源连接故障条件，测试至少一个接地可触及导电部件的接触电流。
除非 5.7.6 允许，接触电流不得超过 5.2.2.2 中的 ES2 限值。
3.6 接触电流超过 ES2 限值时的要求（5.7.6）
如果接触电流在 IEC 60990:2016 6.2.2.2 规定的电源故障条件下超过 5.2.2.2 中的 ES2 限值，则必须满足以下条件：
- 按 IEC 60990:2016 Clause 8 测量的保护导体电流不得超过正常操作条件下测量输入电流的 5%
- 保护接地导体电路的构造和连接必须具有：
- 符合 5.6.3 的作为加强安全防护的保护接地导体，或
- 两个作为双重安全防护的独立保护接地导体，以及
- 符合 5.6.7 的可靠保护接地连接
- 如果保护导体电流超过 10 mA，制造商必须在安装说明中标注保护导体电流值
- 必须按 Clause F.5 提供说明性安全防护（INSTRUCTIONAL SAFEGUARD），其中元素 3 是可选的
4. 接地电阻与保护接地连续性测试
虽然 IEC/UL 62368-1 没有直接规定接地电阻测试方法，但保护接地连续性是 Class I 设备认证测试的关键项目。
4.1 测试目的
接地电阻测试的目的是验证：
- 保护接地路径的连续性
- 保护接地路径的电阻足够低，以确保故障电流能够触发过流保护
- 保护接地连接能够承受故障电流而不失效
4.2 测试方法
方法一：直流电阻法（四线法）
使用四线法（Kelvin 法）测量 PE 端子与设备外壳可触及导电部件之间的电阻。
优点：
- 消除测试引线电阻的影响
- 测量精度高
测试步骤：
- 断开所有与 PE 的连接
- 将测试仪器的电流线连接到 PE 端子和设备外壳
- 将测试仪器的电压线连接到相同的点（但分开连接）
- 施加测试电流（通常为 10A 或 25A DC）
- 测量电压降，计算电阻 R = V / I
- 测量值应 ≤ 0.1 Ω（典型要求，具体查标准）
方法二：大电流法
施加大电流（AC 或 DC，通常 10A-25A）通过保护接地路径，测量电压降。
优点：
- 能够发现高电阻连接（如松动的螺钉）
- 更符合实际故障条件
测试步骤：
- 连接测试仪器到 PE 端子和设备外壳
- 施加规定的大电流（10A-25A）
- 测量 PE 路径的电压降
- 计算电阻 R = V / I
- 验证电阻值符合要求
4.3 接地电阻要求
| 测试项目 | 要求 | 备注 |
|---|---|---|
| 保护接地连续性 | ≤ 0.1 Ω | 典型值，具体查 Table G.7 |
| PE 导体截面积 | ≥ 最小要求（Table G.7） | 按故障电流容量确定 |
| 接地电阻（系统） | ≤ 0.05 Ω（理想值） | 取决于接地系统 |
💡 设计建议：
- 保护接地路径应尽量短且直，以减少电阻
- 使用足够截面积的导体（参考 Table G.7）
- 确保所有连接点牢固可靠，避免松动
- 不要使用焊接作为唯一的机械固定方式
5. 常见设计陷阱与建议
陷阱 1：保护接地导体包含开关
有些设计在保护接地路径中加入了开关或熔断器，这是不允许的。保护接地导体必须是连续的，不得通过任何可能断开的装置。
建议：检查所有保护接地路径，确保没有任何开关、熔断器或限流装置。
陷阱 2：焊接作为唯一固定方式
有些设计使用焊接作为保护接地导体的唯一固定方式，这不符合标准要求。
建议：保护接地端子的连接必须有机螺钉等机械固定，焊接只能作为辅助。
陷阱 3：接触电流测量时未考虑所有可触及部件
有些测试只测量了部分可触及部件，而忽略了其他部件，导致认证失败。
建议：测试所有可触及导电部件，包括：
- 所有外部金属部件
- 控制面板上的金属按钮、旋钮
- 接口连接器（如 USB、HDMI）的金属外壳
- 对于非金属外壳，用金属箔覆盖后测试
陷阱 4：PE 端子连接未先接后断
对于使用连接器的设备，如果 PE 针脚不是最长（先接后断），可能导致设备在插入/拔出时失去接地保护。
建议：检查连接器的针脚长度，确保 PE 针脚最长。
陷阱 5：接触电流超过 ES2 限值但未采取额外措施
如果接触电流超过 ES2 限值，必须采取额外措施（如加强保护接地、提供说明性安全防护等），否则认证失败。
建议：在设计阶段测量接触电流，如果可能超过 ES2 限值，提前采取额外措施。
6. 设计检查清单
接地电阻和接触电流测试设计完成后，按以下清单自查：
- 保护接地导体未包含开关、限流装置或熔断器
- 保护接地导体的电流容量足够（参考 Table G.7）
- 保护接地连接先接后断（适用于连接器、插头）
- 保护接地端子的连接不是仅靠焊接固定
- 保护接地导体绝缘为黄绿色（或符合例外情况）
- 保护接地导体尺寸符合 Table G.7 要求
- 已测量所有可触及导电部件的接触电流
- 接触电流不超过 ES2 限值（或已采取额外措施）
- 保护接地连续性测试合格（≤ 0.1 Ω）
- 已提供防止误用的说明（如需要）
7. 总结
Clause 5.6 和 5.7 的接地和接触电流要求可以归纳为以下逻辑链：
确定设备是否为 Class I（需要保护接地）
↓
设计保护接地导体（Clause 5.6）
- 连续、无开关
- 先接后断
- 黄绿色标识
- 足够截面积
↓
测量接触电流（Clause 5.7）
- 按 IEC 60990 测量
- 所有可触及部件
- 最不利电源电压
↓
接触电流 ≤ ES2 限值？
是 → 通过
否 → 采取额外措施（5.7.6）
↓
测试保护接地连续性
- 四线法或大电流法
- 电阻 ≤ 0.1 Ω
↓
认证通过
关键要点：
- 保护接地导体必须连续：不得包含任何可能断开的装置
- 先接后断：保护接地连接必须比电源连接先接通、后断开
- 接触电流测量要全面：所有可触及部件都要测量
- 超过 ES2 限值不是失败：可以采取额外措施（加强接地、提供说明等）
- 接地电阻要低：≤ 0.1 Ω 是典型要求，确保故障电流能够触发保护