挑战。这份最近公布的标准，对交流/直流电源的隔离电压、沿面距离（Creepage）、间隙距离和漏电流进行了严格的规范。如此一来，期望设计出能满足多项要求、且小型、高效的电源电路就变得有些困难，此外，必要的测试和认可程序更是增加了成本，并且上市时间将被迫延后。而在各种应用中，我们会发现高电压电路的设计存在着有着许多的挑战。而这些挑战，是许多工程师累积了多年来在现场的观察，和本身的经验而整理出来的。包括了：定义出高压模块要求、高压电源转换器的精度、应用中的图一 : 期望设计出能满足多项要求、且小型、高效的电源电路就变得有些困难（source：RAYMING）在设计过程中，定义出需求是至关重要的。以下列出了在寻找高压模块时应考虑的几个问题。输入和输出条件：了解高压模块的可用输入和应用中的负载条件，是获得正确解决方案的第一步。输入电压及其精度很重要，有助于确定电路模块所需要的线路调节和保护的要求。在大多数应用中，较常遇到的负载是电阻和电容组件的混合。因此，了解负载和负载条件，对于确定高压电源的电压和电流要求就变得很重要。电压和电流要求：根据高压的工作范围来定义出电压、电流以及极性。这主要根据负载的规格。例如，光电倍增管在大多数情况下要1200VDC和微安培的电流。控制和监测信号：目前大多数应用都是由数字电路控制的，因此确认出应用中，可用来控制和监测高电压模块的信号，同样是需要被重视的，尤其是在功能整合方面。环境条件：根据不同的应用，在大多数情况下要考虑特定的环境条件，如工作温度、湿度等。同时也应该注意方向性和高压模块的位置。尺寸限制：这是高压电源和整个应用的可用空间相对应。例如，在小型桌上或可携式设备的应用中，尺寸就变得非常关键。例如半导体制造、检测工具和分析仪器。重点是要使电路模块尽可能缩小，以便在有限相同的空间中，加入更多的功能，或为下一代产品提供更多的空间。机构核准：当终端应用产品必须受到特定机构核定的产业领域时，就不得不做更多的初期设计考虑。例如，分析仪器市场的UL/IEC/EN61010。高压电源转换器的精度会受到其他变量的影响，这些变量包括了输入电压的变化、负载条件、工作温度和其他环境因素等。以下是在确定模块的高电压精度时，需要仔细考虑的条件列表（如表一）。

　　这在质谱（Mass Spectrometry）等应用中就变得非常重要，因为在这些应用中，仪器要保8个小时的连续运作时，要有能力在检测相同的样品下，能检测出相同的结果。如果高压电源不够稳定的话，那么就会成为一个非常大的问题。设计高压电路时，需要特别注意一些细节，而这些细节跟设计低压或数字电路是无关的。在设计过程中，可能需要使用一些相关组件，这对高压端是具有一些挑战性。

　　当模块和电气、机械方面整合时，需要考虑操作和整合的容易度。如果在设计的模块中，已经包含了以下列项，那么在进行高电压整合时，就会变得更容易些。具有控制过压保护，可以保护设备和应用不受程序设计影像出现高于默认的电压。具有过电流保护和短路保护，可为模块和应用提供安全保障，以防设备超载或出现短路。具有过热跳脱可保护模块，以防处于超出工作时候的温度范围。这种设计通常在过热条件消除后，就会恢复运作。可能会在潮湿多水的环境中使用，但由于电源电路中内置高压电源轨的关系，所以，这对设计工程来说更是一项大挑战。IEC 60335规范了「家用和类似电气设备的安全」，其单相额定电压不超过250V，多相电压则不高于480V。而IEC 60335-1更包含所有家用的基本要求。因此对于电源开发工程师来说，所面临的挑战之一是了解IEC 60335-1与之前早期IEC 60950-1之间的区别。包括在最大漏电流水平、绝缘电压、间隙距离等的差异性和相似之处。例如，在正常操作下，当进行接地时，漏电流会流经底盘和保护接地导体。如果接地因任何原因失效时，漏电流可能会流经设备操作员的身体，带来潜在的危险。对此IEC 60335-1定义了可携式设备和固定式设备两类设备的规范。而IEC 60950-1则有三种设备类别：掌上型、移动式和固定式。在IEC 60335中，对可携式设备的漏电流被限制在0.75mA，虽然IEC 60950-1对掌上型设备也是如此，但对于可移动的和固定的设备则是规范不得超过3.5 mA，这和IEC 60335-1中，固定设备的规定相同。也就是说，对于IEC 60335-1而言，即使是可移动式的设备，漏电流的上限只能有0.75mA。此外，两个标准对隔离电压的要求也有不同的定义。所需的隔离级别将会取决于电路中两点的相对位置（输入到输出，输出到接地，输入到接地）；在IEC 60950-1中，只定义了固定的数值，例如，输入到输出隔离为3000伏特。而IEC 60335-1则是规定2400伏特 + 2.4倍的工作电压，这样的变量性质下，隔离电压将会因为工作电压而改变。对于输出到接地的隔离电压。对于输出到接地的隔离方面，IEC60950-1规定了500V的隔离电压，但IEC60335-1却没有任何要求。两种标准在处理沿面距离和间隙距离方面的差异也很明显。虽然两个标准都是基于工作电压，和绝缘类型（基本型或加强型）来定义沿面和间隙，但在对IEC60950-1和IEC60335-1做比较时，会发现在条件下，其要求可能相同，也有可能更严格或更宽松。两个导电组件之间表面的最短距离被定义为沿面（图三）。如果工作电压在200和250伏之间，这两个标准要求的绝缘距离都为5.0mm。但当工作电压上升到250和300伏之间时，IEC60950-1所规定的沿面距离为6.4mm，而IEC60335-1的规范更为严格，要求绝缘沿面距离必须加强到8.0 mm。

　　图三 : 在绝缘表面测量沿面距离。（source：CUI；智动化整理）间隙距离是两个导电组件之间通过空气的距离（图四）。在IEC 60335-1中的间隙要求只有3.5毫米，而IEC 60950-1的限制性更强，当考虑到强化绝缘和150-300V的工作电压时，则规定需要4.0mm。IEC 60335还要求电器需要满足IEC60529中定义的保护（IP）等级。IP等级是根据电器的使用环境而定义，许多家用电器可能需要在潮湿或多水的环境中安全运行。因此IEC 60529规定了的保护等级，便取决于电器的分类。

　　构成目前智慧家庭的智慧电器，和物联网连接设备比传统电器要复杂得多。这些产品通常包括触控式显示器、软件接口、数字控制、无线和/或有线联网协议（IP）连接，以及其他功能。由于这种复杂性的增加，IEC 60335不仅涵盖了单一故障，同时也考虑到了两个故障同时发生的可能性。这与IEC 60950-1的安全标准形成鲜明对比，IEC 60950-1只要求在发生单一故障时还能安全运转。在IEC 60335-1要求必须预想两个故障同时发生的可能，这使得对于电力电子设备的测试就变得很重要，这类设备大多都包括了数字控制或监控功能，因此许多现阶段的电路设计也就需要规划出IEC 60335-1中定义的「保护性电子电路」（PEC）。在标准规定下，当PEC故障出现在另一个故障之前或之后，设备都必须能保持安全运作与安全。也因为这样，IEC 60335中有关PEC的概念，包括故障检测软件等各种软件功能等都已经超出了硬件层面。多重故障的安全要求还包括了电磁兼容性 （EMC） 规格。IEC 60335要求在出现PEC故障后应执行EMC测试，以确保不会因为电磁干扰而进入不安全的工作状态。而在单一故障状况且有EMI的情况下，IEC 60355会要求韧体或软件控制功能都能安全运作。除了系统控制功能外，此要求还延伸到具备数字控制的个别AC-DC 电源电路、DC-DC转换电路和马达驱动电路等与IEC 60950不同的是，IEC 60335还有第2部分（IEC 60335-2），这包含了电器特定的要求，涵盖范围从烤面包机到空调系统的100多种不同家电类型。因此电子工程师还必须熟悉第2部分。甚至在某些状况下，第2部分要求会优先于第1部分的基础要求。第1部分和第2部分在美国和欧盟的处理方式不同。UL 60335-1在美国已经过协调来符合IEC 60335-1，但UL标准并不认可第2部分的所有标准。而欧盟对于EN 60335-1也经过协调，而与UL标准不同的是，欧盟是认同第2部分的所有标准。所以，随只能家庭产品与IoT设备的数量与日俱增，高度复杂的电路设计及认证方式，极度增加了设计的限制和复杂性，因此，电源工程不但要要清楚各项标准的规范外，还要细心确认各个会影响高电压电路运作的各种条件，才能确保设计出的电源电路具有高度的安全性与运作效率。