PL (Product Liability) 대응 안전 설계 규칙

장기사용에 의한 제품의 발화 사고

제품의 수명주기

욕조 곡선 (bathtub curve)과 신뢰성 시험

한국의 제조물 책임법 (PL 법) : 법령 제6109호, 2000. 1. 12., 제11813호, 2013. 5. 22. 일부개정)

제품의 결함과 그 원인

설명 / 지시 / 경고 : 표시상의 결함

제품에서 발생하는 위험에 대해 경고해야만 하는 위험

제품 사고의 원인

Safety principles – 3 step method : ISO 12100

제품 안전에 이용되는 용어 및 개념

Fail safe, Fool proof, Tamper proof (child proof), Error proof

사용방법의 오류에 대한 안전성 확보의 기본 개념도 : OKA triangle

PLP (product liability prevention) 설계

PL 설계 기준

누수 PL 사례

사고의 원인 규명 기술

사고의 원인규명 : 사고품의 표준적인 해석 흐름도와 해석상의 points

사고원인 규명을 성공시키는 points

공통 사고 원인

화재 현장 조사

조사 관련 용어

발화 제품 및 주변 관찰

사고 조사에 사용되는 기기

화재사고 분석 기술과 최신 고장 해석기기

화재 감식 check list

PL 사고 보고서 양식

발화 이론

발연 발화

화재를 연소물질에 따라 분류할 경우 A, B, C, D급 화재로 분류할 수 있는데 각각 화재의 가연물 종류와 C 급 화재 발생의 원인

화재 소실 정도에 따른 분류

화재 원인에 따른 분류

의류 건조기 사용시의 자연발화 사례

화재의 진행 단계

특수한 화재 현상

Flashover

Back draft

Roll over

사고 발생 이론 및 산업재해 예방 대책

H.W. Heinrich 도미노 이론 (인적 요인)

PL 사고 발생 확률 계산에 활용

J.T. Reasons의 Swiss Cheese Model (조직적 요인)

전기 전자제품의 발연 발화 개요

제품 안전설계의 원칙

원인 규명 체제 정비와 설계 feedback

위험에 대처하기 위한 안전규격 : IEC 60335-1:2022, KC 62368-1:2021

설계로 보장하는 전기 전자제품의 안전

안전성과 신뢰성의 차이

제품 안전 평가

제품의 사고 실태

전기 전자제품의 주요 발화 요인

발화방지설계 개념 : KS C IEC 60950-1, KS C IEC 60335-1

전자부품의 발화시의 불꽃 높이와 지속시간

전기 전자부품의 특징을 파악한 전기적 대책

전기 전자제품의 위험원과 그 대책

전장부품 발화와 대책

전기 전자부품의 abnormal test : KS C IEC 60335-1

저항기의 발연 발화

저항기의 종류

저항기의 동작원리

전도 전류

도선 저항

저항기의 전기적 특성

수동부호규정 (passive sign conversion)

분압비

직렬연결회로와 전압분배법칙

병렬연결회로와 전류분배법칙

저항기의 전기적 특성
▷ 전류, 전기적 위치에너지, 전력
▷ 저항기의 주파수 특성

PCB pattern 도체 폭의 결정

PCB pattern 에 흐르는 전류 한계

PCB pattern 의 저항과 전류 영향

저항기의 부하경감 곡선과 derating 기준

부하경감 곡선

전압 및 전력에 대한 derating 기준

온도에 대한 derating 기준

저항기의 정격

정격 전력 (rated power)

정격 전압 (rated voltage)

최고사용전압 (소자 최고전압)

임계저항값 (critical resistance)

최고과부하전압

과도 부하 및 pulse 전압에 대한 전력 계산 방법, 한계전력곡선을 활용한 derating

저항기의 회로 applications

저항기의 고장메커니즘

저항기의 발열 메커니즘 (열의 일당량 측정)

저항기의 전해부식 메커니즘

저항기의 open 메커니즘

후막 chip 저항기의 황화부식 메커니즘

Chip 저항기의 solder crack

Surge 보호용 chip 저항기 (ESD & EOS)

Chip 저항기의 flex crack 메커니즘

저항기의 발연 발화

권선저항기의 발연 발화

카본저항기의 발연 발화

Fusible 저항기의 발연 발화

Varistor 의 발연 발화

TVS vs. chip varistor

Varistor 란?

대표적인 varistor 의 종류 및 구조와 surge 전압 흡수

Surge 보호 device 의 주요 특징

Gas tube arrester, Microgap arrester, Silicon 계 (전압형/전류형), ZnO varistor (원판), SrTiO3 varistor (원판)

Varistor 동작 원리 : KS C IEC 60950-1:2013 Annex Q

Double Schottky barrier model을 이용한 전도 mechanism : Energy band diagram 이용

Band structure at a grain boundary

Microstructure and conduction mechanism

Varistor 의 전기적 특성

Varistor voltage

최대허용회로전압 (maximum allowable voltage)

제한전압 (clamping voltage)

누설전류 (leakage current)

Surge 전류 내량 : KS C IEC 60950-1:2013, KS C 9610-4-5:2020, IEC 61051-2:1991

Energy 내량

Varistor 의 선정 방법 : KS 62368-1:2021, KS C 60950-1:2013

최대연속전압 : 선간전압 (Line 간), 대지간 사용 (Line-Earth 간)

국가별 안전규격 준수 : IEC/UL/EN/CAS

조합 펄스 : Surge 전류 내량

Needle flame test

Varistor 의 수명

Surge 전류에 대한 수명

온도 cycle에 대한 수명

Varistor 의 발화

Varistor 전압 열화의 mechanism

Varistor 의 고장 mode

Varistor 의 열화

Varistor 발화 메커니즘

원판형 varistor

Varistor 발화 대책의 concept : KS C IEC 60950 4.7.3.2, KS C IEC 60950-2-20

난연성 varistor

PTC 의 고장 메커니즘과 발연 발화

PTCR (positive temperature coefficient thermally sensitive resistor) 제조

PTC 서미스터의 응용

저항-온도 (R-T 특성)

전류-전압 (I-V 특성)

전류-시간 (I-t 특성)

PTC의 동작원리

저항-온도 특성 (R-T 특성)

전류-전압 특성 (I-V 특성 : 정특성) : R-T 특성과의 관계

Trip current (동작전류) : Inrush current 제한

전류-시간 특성 (I-t 특성 : 동특성)

최대전압 / 최대전류

내전압

PTC 의 파괴 메커니즘

전압, 온도, 이물에 의한 파괴 사례

소자 결함 (pore 등)에 의한 층상 파괴 사례

Large pore에 의한 파괴

이물에 의한 파손 메커니즘

FTIR 분석

SEM & EDS 분석

열화상 camera

전기적 특성 분석 (R-T curve)

Maker의 공정불량에 의한 고장

PTC 의 파괴 유형

PTC 소자의 Ag migration

PTC 소체 결합 FTA

PTC 의 발연 발화 메커니즘

PTC safety mode mechanism

Safety mode 미작동 사유

PTC safe mode 재현시험 조건

Power NTC의 발열과 파손

Power NTC 를 사용한 돌입전류 방지 회로

Power NTC 의 동작

How to limit the inrush current?

Power NTC 의 저항-온도 특성표 (RT 표)

최저주위온도에서의 저항값

공칭 zero 부하 저항값

최고주위온도에서의 저항값

잔류저항값

Power NTC 의 선정 수순

공칭 zero 부하저항값

최대전류

최대 허용 capacitor 용량

잔류저항값

돌입전류의 계산

Data sheet 에 없는 최대용량 capacitor 용량을 구하는 방법

Power NTC 의 병렬접속과 직렬접속

Power NTC의 실장높이와 기판온도를 내리기 위한 방법

저온시에 전원의 기동

Power NTC 용량 선정 방법

Inductor의 발열과 layer short

Inductor 의 종류

Inductor의 동작원리

Inductor의 투자율 (permeability)

자화 곡선과 자기 포화

Core의 자화 과정과 투자율 (자성계수)의 변화

Inductance 수식 유도

Toroid core를 사용한 Inductor 에서 core의 유효단면적, 유효길이, 비투자율이 주어지고 Inductance 값을 알 경우 coil의 turn 수 계산에 활용

사각형 단면을 가진 강자성체 core에 coil을 N 번 감아 Toroid를 만들었을 경우 inductance 값 계산에 활용

Inductor 의 Maxwell 방정식

자기장의 Gauss 법칙

Faraday 전자기 유도법칙

Inductor 의 전기적 특성

전류 전압 관계식과 저장 에너지

Inductor의 직렬, 병렬 합성

Inductor 전류의 연속성

Inductor 의 직류정상상태

마디전압법과 망로전류법에 의한 관계식

Inductance 값과 허용오차 표기 방법 (chip inductor 의 경우)

자기공진주파수 (self resonant frequency)

Quality factor

직류저항값

Inductor 의 주파수 특성

정격전류

온도상승

직류중첩특성

직류전류

정현파 정상상태 전력 : Inductor 의 순간 전력 (순정현파)
▷ Inductor 의 전압-시간 곱 평형 (Volt-second balance)

Reactance 소자의 양호도

Inductor 에서 전류 분배법칙이 성립이 안 되는 이유

Inductor 의 중요한 성질 3가지

Noise 대책
▷ Inductor의 common mode noise 대책
▷ Noise 대책품의 ferrite bead 와 inductor 의 차이점

에너지 축적
▷ 에너지 축적 공식 유도
▷ 권선 coil 의 전류밀도에 의한 발열 평가

Noise 발생원
▷ Core 의 eddy current loss
▷ 역기전력 발생

Inductor 절연계급 (Insulation class)의 내열 구분

Layer short 고장 메커니즘

Inductor 의 절연 재료의 내열구분

절연물의 평균예상 수명

절연 계급 (Insulation class) 별 온도상승한도 (KS, IEC, NEMA 비교) : KS C IEC 60335-1, IEC 60085

온도검출장치에 의한 최고사용온도 측정

저항법에 의한 온도상승 측정

Inductor 의 고장분석

Pinhole test 방법

Fan의 고장분석 사례
▷ 배기 Fan의 설계 배치
▷ Burnout test : UL 250
▷ 수분 침투에 의한 발화

Capacitor의 발연 발화

Capacitor 의 유전체

Capacitance 수식 유도

Capacitor 의 유전정접 (dielectric tangent)

Smith chart : 임피던스의 표현

Capacitor 의 유전율 (permittivity)

Capacitor 의 유전 분극 (polarization)

Capacitor의 Maxwell 방정식

전기장의 Gauss 법칙

변위전류 (displacement current)의 수식 유도

Capacitor의 특징

전류 전압 관계식과 저장 에너지

Capacitor 의 직렬, 병렬 합성

마디전압법과 망로전류법에 의한 관계식

Capacitor 의 potential energy

Capacitor 에서 전압 분배 법칙이 안 되는 이유

Trap 회로

Capacitor 전압의 연속성

직류정상상태

Capacitor 의 순간 전력 : 순정현파
▷ Capacitor 의 전하평형 (charge balance) : Ampere-second balance

Capacitor 의 발연 발화

알류미늄전해커패시터 : Leakage, Dry-up, Explosion

탄탈고체전해 커패시터 :Flame

필름 커패시터 : Flame

MLCC : Chipout

알루미늄전해 커패시터의 발연 발화

제조공정

발화 예방 측면에서의 중요 공정

Anode/Cathode Al Foil, 전해액, Separator

구조

V-chip type, Large type, Radial type

Derating 기준

자기 발열에 의한 온도상승

복사열에 의한 온도상승

온도에 의한 열화

역전압

Working voltage

Ripple current

SMPS 전원 회로의 평활용 커패시터의 ripple current 측정 방법

온도상승과 수명 관계식의 계산 사례

고장 메커니즘

Failure mechanism of electrolyte dry-up

열화 mode

전해액 누설 경로 (electrolyte leakage)

개방 (open) 고장메커니즘

단락 (short) 고장메커니즘

Flaming mechanism

알루미늄전해커패시터의 short 부위별 사례

발화 메커니즘과 발화하지 않는 알루미늄전해커패시터

발화 대책 및 알루미늄전해 커패시터 방폭 동영상

MLCC의 탄화

Ceramic 이란?

제조공정

MLCC의 형상과 구조

온도보상용 커패시터 (TC 계)

고유전율계 커패시터 (HiK)

고주파용 MLCC

고장 메커니즘

Definitions

Do MLCC’s wearout?

Failure of MLCC’s (manufacturing 관점)
▷ Firing cracks, Knit-line cracks, Delamination, Void, etc.

Failure of MLCC’s (extrinsic defects)
▷ Handling cracks, Thermal shocks, Flex cracks (depaneling), Silver migration, Tombstoning, etc.

탄탈고체전해 커패시터의 발화

구조

Self-healing 특징

Derating 기준

인가 전압

통전 전류와 고장 사례

역전압

고장 메커니즘

Short or leakage current mechanism

Scintillation mechanism

Surge current failure mechanism

발화 메커니즘

필름 커패시터의 발연 발화

제조공정

구조 : 증착전극형

분류 : PET, PP, PEN, PPS

Self-healing 특징

Segmented film protection type

Derating 기준

Applied voltage
▷ Film capacitor의 수명식 (전압)
▷ Derating of rated voltage to operating temperature
▷ 동작주파수에 따른 전압 derating

Derating of rated voltage to operating temperature

Film capacitor의 수명식 (전압)

Charge and discharge (pulse current)

Permissible current

자기 발열에 의한 온도상승과 최대허용리플전류

Film capacitor에 흐르는 최대허용실효전류값 측정 방법

자기발열 온도상승 기준 : PP, PET, PPS

필름커패시터의 응용 회로

수동 가연성 시험 (passive flammability test) : KC 60335-1:2022, KS C IEC 60695-11-5

능동 가연성 시험 (active flammability test) : KC 60335-1:2022, IEC 60384-14

Failure mode

고장 메커니즘

부분방전에 의한 유전체 절연파괴 메커니즘

유전체 절연파괴 메커니즘

정전용량 감소 및 손실증가 메커니즘

수분 침투 메커니즘

발연 발화 메커니즘과 발화 동영상
▷ Difference between P0 and P2
▷ 발연 발화 재현시험 방법

발연 발화 대책

단상 유도모터의 기동 및 운전용 필름커패시터의 발연 발화

단상 유도전동기의 원리 및 특성

단상 유도전동기의 분상 기동 방법

저항분상

리액터 분상

커패시터 분상

AC motor 기동 및 운전용 커패시터의 발연 발화 고장분석 사례 및 대책 방법

기동 및 운전용 커패시터의 표기로부터 수명 확인

Running capacitor의 내구성시험 규격 : KS C IEC 60252-1, IEC 60252-2

Inner safety protection capacitor의 종류 : : Bridge type 및 Bellows type

P2 급 running capacitor의 발화 재현시험 조건

AC motor 기동용 커패시터의 법적 요구사항 : KS C IEC 60335-1

Latch-up

Failures due to radiation noise

Soft error : JEDEC JESD89A

Latch-up 이란

왜 latch-up이 일어나는가?

Latch-up mechanism

Latch-up 현상 대책 : DTI (deep trench isolation), FD SOI

Latch-up test method : AEC-Q100-004 Rev. D:2012, JEDEC JESD 78F:2022, JEITA ED-4701/306C

Radiation impulse noise test

DC-DC converter

Power converter 분야

전력 변환의 기본 원리

전력용 반도체 소자에서 발생하는 손실 : 2단자 소자 및 3단자 소자

스위칭 주파수가 효율과 소형화에 미치는 영향

Hard Switching과 Soft Switching

3상 회로

삼상회로에서 선전압, 선전류, 상전압, 상전류, 선-중성점 전압

Y-결선과 전압, 전류 특성

평형 삼상 부하의 Δ-Y 변환

평형 삼상 부하의 소비전력

Δ-Y 회로에서의 실효전류 및 복소전력

3상 유도전동기

유도전동기의 기본 원리 및 구조

Inverter 회로 Derating 평가

Application Circuits

Typical application circuit

Arm short failure mode

IPM (혹은 SPM)의 발화 메커니즘

Field 발화 사고 사례

Input signal circuit : Dead time

Short-circuit current trip level

Bootstrap circuits

Fault output signal

SCP (short circuit protection)

SCSOA (short circuit safe operation area)

IPM (혹은 SPM) 상간 (U-V-W) 및 선간 short test

DC-Link snubber capacitor

Allowable maximum Tc

3상 inverter

부하 상전압 크기와 중성점 전압

부하 중성점과 전원 중성점 간의 전압

3상 부하의 4가지 부하연결 상태와 상전압 크기

출력 선간 전압

6 step inverter 의 operation mode

Dead-time의 필요성과 동작원리

Boost converter

DC 입력 전원회로의 차이점 : 강압형 chopper, 승압형 chopper

PFC (power factor correction) Circuit

정현파 정상상태 전력 : resistor 의 순간 전력, inductor 의 순간 전력 (순정현파), capacitor의 순간 전력 (순정현파)

Inductor 의 전압-시간 곱 평형 (Volt-second balance)

Capacitor 의 전하 평형 (charge balance 혹은 Ampere-second balance)

수동부하규정 (passive sign convention)

Kirchhoff’s Law : 키르히호프 전류 법칙 (전하량 보존법칙), 카르히호르 전압 법칙 (위치에너지)

Boost converter 의 스위치 도통비 (duty ratio)

Boost converter 의 inductor 에 흐르는 평균전류와 리플전류의 크기와 전류 파형

Boost converter 의 출력전압의 ripple 전압값을 스위칭 함수로 표현

Boost converter 의 동작과 파형

Boost converter 의 장점과 단점

승압 Converter 와 PFC 겸용 실제 Application 회로 derating 평가 사례

100 W, World wide input 85 ~ 264 V, Output 385 ~ 410 Vdc, Switching frequency 20 ㎑ ~ 100 ㎑

Buck converter

Buck의 의미

Inverter hardware principles

DC-DC Buck converter의 동작원리 (연속 mode와 불연속 mode)

Buck converter 의 시비율

Buck converter 의 inductor 전류가 연속으로 동작하기 위한 최소 inductance 의 수식 유도

Buck converter 의 출력전압 변동값 수식 유도

Buck converter 설계시 스위칭 주파수 증가에 따른 장단점

Buck converter 설계시 derating guideline points (발화 사례)

Buck converter 실제 Application circuit 분석

Flyback converter

Flyback converter : RCC (ring choke converter)

Ideal transformer

Ideal transformer 가 되기 위한 3가지 조건
▷ magnetizing current & magnetizing inductance
▷ 자화 인덕턴스의 양단전압

Ideal transformer 의 전압, 전류 관계식에서의 전압, 전류 부호 (4가지 유형)

Ideal transformer 부하의 등가임피던스

부하 단자에 본 Thevenin’s 등가 회로
▷ Thevenin’s 등가회로 구하는 4가지 방법

Flyback converter 의 스위치 시비율에 따른 입출력 전압 변환비

Flyback converter 의 자화 인덕턴스 전류의 평균값

Flyback converter 에 유입되는 Inrush current 의 영향 분석 : transformer 의 saturation 특성

RBSOA (reverse bias safe operation area)

Flyback converter 의 switching 소자인 MOSFET의 derating 기준

LLC Resonant converter

RLC 의 전압, 전류 Phasor

RLC 직병렬 공진회로

공진회로의 주요 Parameter와 소자 관계식

공진시 동작 특성

공진시 회로의 저장 에너지, 평균전력과 양호도

직렬 LLC 공진형 converter

직렬 공진형 converter의 주파수 응답

Half-bridge LC resonant converter with equivalent load resistance

LLC 공진 회로의 derating 평가 사례

Tracking 고장메커니즘

전기 stress와 고장 메커니즘

PCB의 절연 열화 현상

절연에 관한 최소 연면거리 및 공간거리 : IEC 60335-1 Edition 6:2020-09, KC 60664-1

PCB의 연면/공간 절연거리 : IEC 60335-1 Edition 6:2020-09, IPC-2221

PCB의 안전 설계

PCB의 공간거리/연면거리 측정 사례

내 Tracking 성의 계측과 시험법

전해액 적하법 : IEC 60112

고분자 절연재료의 CTI (comparative tracking index : 비교트래킹지수) 와 PTI (proof tracking index : 보증트래킹지수) 측정 방법과 지표 : IEC 60112:2020, UL 746E:2023

내트래킹 지표 : 유리탄소의 생성

Tracking 의 정의 : KC 60112:2015

Tracking 발생 요인

절연재료에 대한 tracking 열화의 개념

Mechanism in the occurrence of tracking

부품의 tracking 사례

Relay : IEC 61810-2:2015

PCB 기판
▷ PCB 기판의 tracking 발생 대책

연면방전에 의한 tracking 사례

전원 Plug의 Tracking 시험법

금원 현상 (Graphitization)

Tracking과 금원현상의 차이점

Electrical tree

Treeing 열화와 corona 열화

Tree 발생 원인의 추정 mechanism

국부 고전계에 의한 진성 파괴설 (intrinsic breakdown)

미소 void 방전에 의한 파괴설

Maxwell 응력 (electromechanical breakdown) 에 기인하는 파괴설

Electrical tree 발생 요인

Partial discharge에 의한 electrical tree 현상

Tree 형상

수지상, bush 상, 둥근 해초상, 부채상

고분자의 재료의 발화

Nichrome Wire Test : UL 2158, UL 746E

난연성의 정의

UL 시험방법 List : UL94 5VA ~ UL94 V-0 ~ UL94 HB

UL94 5V test (125 ㎜ Vertical Burning Test)

UL94 V test (Vertical Burning Test)

UL94 HB test (Horizontal Burning Test)

Glow wire test (GWIT) : KS C IEC 60695-2-13

Needle flame test : KS C IEC 60695-11-5

Ball pressure test : KS C IEC 60695-10-2

내열성과 내연소성

연소의 4요소와 소화의 원리 (냉각소화, 질식소화, 유화소화 및 희석소화의 작용 효과)

플라스틱의 연소 메커니즘

고분자의 화재 메커니즘

화재시 연소생성 가스의 위험성

연소 가스 중 일산화탄소 (CO)와 시안화수소 (HCN)의 주요 특징과 인체에 미치는 영향

Flame retardants

LOI (Limiting Oxygen Index)의 개념 : KS M ISO 4589-2.3 / 가연성시험 ASTM D2863-77)

탄화율 (char yield)

Electrochemical migration 과 CFF (혹은 CAF : conductive anode filament) 메커니즘에 의한 PCB의 발화

Li Ion Battery (LIB)의 발화와 폭발

LIB 구조와 특징

Classification of battery

How Lithium-ion batteries work?

Structure and components
▷ Cathode, Anode, Electrolyte, Separator

Theoretical capacity of LiCoO2 & C6

주요 양극 활물질의 종류 및 전기화학적 특성

Development history
▷ Lithium metals, Li-alloy, Carbon

How to make graphite?

How to make cathode?

Core materials
▷ Cathode, Anode, Electrolyte, Separator

Property requirements of electrolyte and solvent

Additives to prevent over-charge problem

Self actuating reaction control mechanisms for LIBs

Why separator?

How to make separator?

Li-ion vs. Li-polymer

Lithium battery classification

전극-전해질의 SEI (surface electrolyte interphase) layer의 열화

전극과 전해질의 경계면과 산화/환원 반응

SEI Layer의 역사

전극과 전해질의 관계

SEI Layer 의 형성

SEI Layer 의 특징

SEI Layer 의 조건

SEI film formation on the graphite surface

Occurrence of SEI

탄소 전극의 SEI 형성 모델

SEI 을 통한 Lithium 의 transport mechanisms

SEI Layer의 안정성

음극의 종류에 따른 SEI 형성 및 안정성

Li Ion Battery (LIB)의 발화와 폭발

LIB 의 failure

Battery failure stages

Preventative actions

Safety standards

LIB 의 degradation

집전체 (current collector)

Dendrite growth

Thermal runaway mechanism

LIB 의 고장사례

Short

급격한 전압 및 용량 저하

과충전 및 과방전 현상

Fuse 동작 특성에 의한 발연 발화

Fuse의 정의

Fuse의 종류

Fuse의 용어

한류작용 (current limitation), 용단전류 (fusing current), 차단전류 (breaking current)

Fuse의 보호 특성 및 동작이론

국가별 법규격 : 미국 UL, 캐나다 CAS, 유럽 IEC (VDE, TUV, SEMCO 등), 한국 KC, 일본 PSE 등, 중국 CCIC 등

가용체의 Joule 열과 대류 (Newton의 냉각법칙), 전도 (Fourier의 전도법칙)에 의한 열손실 사이의 에너지 균형 방정식

Fuse 의 정격전류에 미치는 영향

I-T graph (한계전류 = 정격전류)

AC용 Fuse의 정격전압 선정

Miniature fuse, Low voltage fuse, High voltage fuse

125 V / 250 V의 정격전압

Fuse의 정격전류 선정

빠른 동작형 fuse과 지연 동작형 fuse

Fuse의 동작전류 특성 선정

매우 빠른 동작 (FF; quick acting), 빠른 동작 (F; fast acting), 일반 동작 (S; slow blow), 지연 동작 (T; time-lag), 매우 느린 동작 (TT; long time-lag)

IEC 규격 (IEC 60127-2/3/4) : 빠른 동작 특성과 지연형 동작 특성

UL 규격 (UL 248-14) : 보통 동작과 지연 동작

Fuse의 용단전류 특성

전기적 특성과 용단 특성 실험 사례

Fuse의 I2t-T 특성 (불 용단의 확인용 data)

Fuse 선정방법

Fuse 선정 방법 중 Pulse 전류의 돌입전류 측정 (Joule-Integral values), 과전류(이상전류)의 측정, 정격전류의 선정/사용온도에 중점

DC용 표면실장형 fuse 에 대한 온도 derating에 의한 선정 방법

I2t-T 특성도로부터 판단하는 방법

전류 Fuse의 선정 수순

전류 Fuse의 선정 사례

Abnormal 시 Fuse 의 동작 특성에 의한 제품의 발연 발화 사고 확인 test

Inrush current 측정 및 확인

최대부하조건에서 제품의 10년 보증 조건에서의 Fuse 선정 (I2t-T 특성도 활용)

최대부하조건에서의 정격전류 derating margin 검토

Fuse 용단 특성 동영상

Fuse의 단락차단용량시험시 폭발 확인

유접점 Relay의 발연 발화

Relay의 종류

유접점 relay

무접점 relay (SSR : solid state relay)

유접점 relay의 구조와 동작원리

1C, SPDT (single pole double throw)

무접점 relay의 구조와 동작원리

저항 (resistive) 부하

유도성 (inductive) 부하

용량성 (capacitive) 부하

Relay 선정 방법

Relay 선정 방법 중 개폐용량 (부하의 종류), 안정성 (CTI), 사용환경 (RT 0 ~ RTⅤ)에 중점

부하종류에 따른 relay의 선정방법

습기가 많은 장소 등 특수한 환경에서 사용할 경우의 주의점과 대책

주위 분위기가 relay 접점표면에 미치는 표면 현상
▷ Brown powder, Black powder, Outgas (silicone gas 등)

유접점 relay의 surge killer 분류에 따른 소자 선택방법의 기준

CR 방식, Diode 방식, Diode + Zener diode 방식, Varistor 방식

무접점 relay 에서의 입력 noise에 대한 보호회로

유도성부하 및 용량성부하에 대한 무접점 relay의 보호회로

유접점 relay의 사용상 주요 주의사항

Relay의 동작 사이클

동작전압, 복귀전압, 접촉저항, 주위온도에 따른 relay 동작전압 계산

Relay의 coherer 전압

Relay 접촉저항시험 기준

Relay 접점 재질의 손상 원인

Power factor (역률)

Inrush current (돌입전류)

부하 종류별 돌입전류의 형태와 크기

Relay 의 normal current 및 inrush current에 대한 derating 기준

제품의 Inrush current 방지 회로의 종류와 동작원리

Power NTC 방식, Triac 방식, Relay 방식

Relay catalog로부터 relay 선정 방법

개폐 용량 (maximum switching capacity)

부하 종류별 내구성 곡선

Relay 접점에 발생하는 현상

Relay 복귀 불량 메커니즘

용착, 점착, 전이 (locking), 점착물 침입 등

Relay 의 안전성에 대한 법규격 : IEC 61810-1:2015

제품별 Pollution degree : RT 0 (개방형), RT Ⅰ(방진), RT Ⅱ(내 flux), RT Ⅲ (내 세정), RT Ⅳ(sealing), RTⅤ(hermetic : R-600a 대응)

PTI : 250 V, 400 V, 600 V

GWIT : 750 ℃ 혹은 850 ℃

Ball pressure Test : 125 ℃

Needle flame test : UL94 V0

Relay 고장분석 사례

Contact 용착

접촉자 스프링 파손

Coil의 단선

Amateur melting (card melting)

공정 불량에 의한 이물 고장

Relay 접점재질과 lead 단면 분석

Relay의 발연 발화 사례

접속부품의 발연 발화

Contact vs. connector reliability

접속부품의 국내 법적기준

전기설비기술기준

전기설비기술기준의 판단기준

Faston 단자 안전 확보

Faston 단자의 crimp 단면 측정 사례

Faston 단자나 connector의 발연 발화

폐단 접속단자 (CE joint)

Crimp 불량의 판정기준 3가지

Connector 부의 발화 사례

황동의 탈아연부식 (dezincification)과 아연의 합금층

Connector 단자끼리의 사고 원인 분석

적열 (red-out, glow) spot 현상 발생 Flow

아산화동 (Cu2O) 증식발열현상에 의한 화재 및 사례

Connector 부품의 응력완화 (stress relaxation) 거동 특성

Connector housing 의 수분침투에 의한 발연 발화

Staple로 전선고정시 반단선에 의한 화재 사례

온도 Fuse의 수분침투에 의한 발연 발화 사례

Solder crack에 의한 발연 발화

Soldering의 정의

Soldering 불량에 의한 제품별 발연 발화 사고 신문기사

Solder crack mechanism

Non-wetting

Thermal fatigue

Creep & stress relaxation

Excessive intermetallic compound growth

Leaching (Ag & Cu Dissolution)

전원회로 PCB 부품의 solder crack에 의한 발연 발화 대책

단면 PCB의 eyelet 적용 points

Solder crack에 의한 발연 발화 사례

Al wire soldering mechanism

Al2O3 산화피막 제거 메커니즘

Al wire solder 의 부식 mechanism

Al wire solder 부의 발연 발화 사례

Al wire 초음파 soldering 방법

AC 단자 부품의 Screw 고정방법에 따른 발화

전기접속부 및 접지 접속부의 나사, 리벳의 풀림방지 대책 : KS C IEC 60335-1

AC Heater 류 (cord heater와 sheath heater)의 발연 발화

Heater 의 전기보호회로의 설계 개념

AC용 sheath heater의 저항선/파이프 전력밀도 관리기준과 법적기준 : KS C IEC 60335-1, IEC 60335-2-24

Sheath heater 의 절연 불량 mechanism

냉간 절연저항과 열간 절연저항

Sheath heater 의 발연 발화 사례

Cord heater

Watt/m 기준

제조공정시 발생할 수 있는 발연 발화 요인

전원전선의 허용전류

전선의 색 구분

전선의 허용전류

IEC 규격 : IEC 60335-1

UL 규격 : AWG (American Wire Gauge)

전원전선의 허용 전류 산출식

결속배선에 의한 간섭발열현상에 의한 화재

제품 내 전원전선의 정형

Wire 정형을 감안한 guide PCB의 설계

환경시험 및 spillage test

수분 침투 구조 여부 확인

제품 설계시 전원전선에 대한 법적 기준 : KS C IEC 60335-1

충전부 및 발열부품으로부터의 보호

기계적 손상에 대한 보호

Sharp edge나 Burr 부위로부터 보호

전원전선의 용융 흔적의 해석

단락 흔적에 대한 사고원인 규명에 필요한 주요 해석 장비

X-ray 혹은 CT X-ray

EBSD (electron backscatter diffraction) pattern 법

FIB (focused ion beam)

용융 흔적 해석 : 발화원 식별 방법

1차 흔적

2차 흔적

단락 흔적의 판별

용융 흔적의 판별 Flow

전원전선의 전기적 용융 흔적의 1차 흔적과 2차 흔적의 특징

DAS (dendrite arm spacing) 법

CS (cell size) 법

Void 관찰법

단락흔의 단면절단 관찰과 금속조직