Encapsulation "m" Deep Dive

GB/T 383.6.9—2021 浇封型"m"逐章深度解读

把 GB/T 3836.9—2021《爆炸性环境 第9部分:由浇封型"m"保护的设备》从第3章开始逐条拆解:术语体系 → 三级保护等级(ma/mb/mc)→ 复合物选型 → 结构厚度计算 → 电池封装规则 → 型式试验全流程。同步对照 IEC 60079–18:2014 的 MOD 差异,标注国标特有条款和认证审查重点。

10正文章节
3附录
ma/mb/mc三级EPL
MOD修改采用IEC
📜 版权声明:本文为 AlliedEx 原创技术解读,引用 GB/T 3836.9—2021 标准条文用于说明性目的。标准正文仅跳转至国家标准全文公开系统或IEC Webstore官方渠道获取。不提供标准 PDF 下载。
外行 30 秒懂

浇封型“m”是“用胶把危险封起来”:把可能产生火花的部分用特殊复合物整个浇铸包裹,让它和外界爆炸性气体彻底隔开。

打个比方:像把容易漏的电池用环氧树脂灌封进一个块里,外面摸不到、气也进不去。

关你(设备厂 / 设计 / 采购)啥事:m 型常用于小型元件、传感器、开关,结构超简单、不用复杂隔爆面。但复合物厚度、温度等级、浇封工艺是认证死线,厚度不够或材料不达标直接不过。

核心参数速览 — 复合物厚度的尺寸图(GB/T 3836.9—2021 图 1)

浇封型m 复合物厚度 a b c d e f 参数示意图(GB/T 3836.9-2021 图 1 + 表 4 物理页 9)

图源自 GB/T 3836.9—2021 第 7.4 节 图 1 + 表 4(复合物厚度的尺寸图 · 物理页 9)。说明性引用,标准正文请访问 国家标准全文公开系统 或 IEC Webstore 官方渠道获取。

3 术语和定义 Terms & Definitions

3.1 浇封型"m" encapsulation "m"

标准定义:一种防爆型式,将可能产生点燃爆炸性混合物的火花或发热的部件完全封入复合物或有粘结的非金属外壳中,使其在运行或安装条件下不能点燃粉尘层或爆炸性环境。

IEC 60079-18:2014 定义一致。"encapsulation 'm'" 是国际通用的防爆保护原理名称,中英文一一对应。

核心术语表(8 条)

条款号术语英文关键含义
3.1浇封型"m"encapsulation "m"火花/热部件完全封入复合物或粘结非金属外壳
3.2复合物的温度范围temperature range of compound运行或贮藏时性能均满足要求的温度区间
3.3自由表面free surface暴露于爆炸性环境和/或粉尘层的复合物表面
3.4开关触头switching contact接通/断开电路的机械触头
3.5粘结adhesion防潮+气密+尘密的永久粘合
3.6计数故障countable fault符合结构要求的部件上出现的故障
3.7可靠隔离infallible separation被认为不会发生短路的隔离
3.8固体绝缘solid insulation模压/模铸但非浇铸的绝缘材料
实务要点:"自由表面"(3.3)是浇封型设计的关键概念——任何暴露在爆炸性环境中的复合物表面都必须考虑其温度是否可能成为点燃源。这与隔爆型的"自由表面"概念不同,浇封型的自由表面就是复合物本身的外表面。
4 通则 — 保护等级与 EPL 映射 General / EPL

4.1 保护等级[设备保护级别(EPL)]

浇封型"m"电气设备分为三个保护等级,直接对应 EPL(设备保护级别):

保护等级EPL 覆盖适用区域故障策略
maMa, Ga, Da0区 / Zone 20(连续/长期爆炸环境)不计数故障(即使两个故障也不失效)
mbMb, Gb, Db1区 / Zone 21(偶尔爆炸环境)允许 1 个内部计数故障 + 1 个内部计数故障
mcGc, Dc2区 / Zone 22(极少爆炸环境)不考虑故障(正常工作即可)

4.2 "ma"和"mb"保护等级的附加要求

4.3 "ma"保护等级的附加要求(国标特有强调)

在电路中任何一处的工作电压不应超过 1 kV。这是 ma 等级的硬性电压上限,IEC 原文中有此要求但国标在第 4.3 条单独列出以强化。

4.4 额定电压和预期短路电流

应确定额定电压和预期短路电流,确保在相关保护等级下不超过极限温度。

常见不符合项:送检样品未标明额定电压和预期短路电流,或型式试验中未按最严工况(最大短路电流 + 最高环境温度)进行温度测定。
5 对复合物(浇封胶)的要求 Compound Requirements

5.1 通则

5.2 技术说明书(制造商应提供)

项目内容要求
a)复合物制造商的名称和地址
b)准确完整的复合物资料(配方:包括填充剂和其他添加剂、百分比、混合比例及型号)
c)复合物的任何表面处理(例如涂清漆)
d)元件预处理的任何要求(如清洗、酸洗)
e)介电强度(符合 GB/T 1408.1)
f)温度范围[包括最大和最小连续运行温度(COT)]
g)对于复合物是外壳的一部分的"m"型设备,符合 GB/T 3836.1 规定的温度指数 TI 值;作为 TI 值的替代,相对热指数(RTI)—机械可按照 ANSI/UL 746B 确定
h)颜色变化影响复合物特性的情况下,用作试验样品的复合物的颜色
i)如果采用 6.2.2 影响替代试验方法,也包括导热系数
MOD 差异:国标用等同采用的 GB/T 1408.1 代替 IEC 60243-1(介电强度试验方法);用 ANSI/UL 746B 确定 RTI 是国标新增选项。

5.3 复合物的性能

5.3.1 吸水性:按 8.1.1 进行试验(23±2°C 水中浸泡 24h,质量增加 ≤1%)

5.3.2 绝缘介电强度:按 8.1.2 进行试验(4kV 有效值,50Hz~62Hz,5min 无击穿)

认证实务:复合物(浇封胶)的技术说明书是型式试验的关键输入文件。送检时必须向检测机构提交完整的技术说明书(5.2 a~i 全部项目),否则无法开展后续试验。缺少导热系数数据会影响温度评定(6.2.2)的可选替代方法的采用。
6 温度 Temperature

6.1 通则

按照 GB/T 3836.1 确定的复合物工作温度,不应超过复合物连续运行温度(COT)的最高值。应按照 GB/T 3836.1 确定在正常运行期间和在 7.2.1 规定的故障条件下的最高表面温度。"m"型设备应采取保护措施,防止在规定故障条件下对"m"设备的浇封产生不利影响。

6.2 极限温度测定

6.2.1 最高表面温度:根据 4.4 规定的供电条件,采用 8.2.2 规定的试验方法测定。

6.2.2 复合物的温度:确定最热元件的最高温度。如果复合物的导热系数大于空气的导热系数,可以通过计算、参考制造商参数、或在元件浇封前通过实际试验确定。

空气的导热系数通常确定为 0.25 W/(m·K)(标准条件)。

6.3 温度极限

在设备可能出现 7.2.1 规定的故障,或者由于 7.2.1 的不利输入电压或不利负载有可能引起温度上升的情况下,确定极限温度时需要考虑这些因素。

为了安全,需要用保护装置限定温度时,应按 7.9 的规定在设备外部或直接集成在设备内部设置电气或热保护装置。

常见不符合项:温度测定仅在正常工作条件下进行,遗漏了 7.2.1 故障条件下的最高表面温度测定。对于 mb 和 mc 等级,故障条件下的温度往往才是决定性的限制因素。
7 结构要求(核心章节) Constructional Requirements

7.1 通则

7.2 故障的确定

7.2.1 故障检查 — 三级 EPL 的故障计数规则:

保护等级故障计数规则含义
ma不计数故障即使出现任意数量的故障,浇封"m"也不能失效
mb两个内部计数故障 + 一个内部计数故障考虑 7.2.2, 7.2.3 和 7.2.4 的要求
mc不考虑故障仅正常工作条件

注:印刷电路出故障,但不包括沿印制线路断开。一些部件的故障(如任何导致不稳定的情况,如在离电阻和低电阻之间发生的变化)需要考虑最不利的条件。

如果一个故障导致出现一个或多个后续故障,则初始故障和后续故障应认为是一个故障。

7.2.2 可靠元件(不视为故障来源)

以下元件在"ma"和"mb"保护等级中,如果能适应工作温度且不会超过制造厂规定的额定电压/额定电流/额定功率的三分之二条件下运行,则认定为下列部件不会产生故障:

元件类别条件
电阻器—
螺旋形单层绕组线圈—
塑料薄膜电容器—
纸质电容器—
陶瓷电容器—
半导体器件—
按 7.9 用作保护装置的半导体装置符合 GB/T 3836.4 的"ia"或"ib"保护等级的限流电阻
导线直径小于 0.25 mm 的绕组按本文件的要求进行浇封

7.2.3 隔离元件(视为可靠隔离)

元件类别条件
电容器件(光耦合器和继电器)绝缘电压 ≥ 2U+1000V(有效值,误差 0%~5%)或 ≥1500V;或两端额定电压之差 ≤ 额定电压有效值的 1/10
变压器符合 GB/T 19212.7;或在电路中提供双重绝缘/加强绝缘;或符合 GB/T 3836.4 的"ia"/"ib"

7.2.4 可靠隔离距离

7.2.4.1 通过复合物的间距:如果浇封前复合物内部的间距是固定的或采用机械固定,且间距符合表 1 规定的值,则对于"ma"和"mb"应认为通过复合物的间距可靠,能防止短路。

📊 表1 通过复合物的间距(核心参数表)

电压 U
(交流有效值或直流)
V
最小间距 mm
"ma""mb""mc"
≤320.50.50.2
≤630.50.50.3
≤400110.6
≤5001.51.50.8
≤630220.9
≤10002.52.51.7
≤1600—44
≤3200—77
≤6300—1212
≤10000—2020

7.3 浇封中的净空间

7.3.1 III类"m"型设备:净空间总和不不受限制,但每个单独的净空间的容积不应超过 100 cm³。净空间周围复合物的厚度应符合表 2 的要求。

📊 表2 III类"m"型设备净空间周围复合物最小厚度

保护等级复合物最小厚度从净空间到净空间≤1cm³1cm³<净空间≤100cm³
"ma"净空间或自由表面3mm3mm
有粘结的非金属或金属外壳3mm(外壳+复合物)*3mm(外壳+复合物)*
没有粘结的非金属或金属外壳3mm3mm
"mb"净空间或自由表面1mm3mm
有粘结的非金属或金属外壳1mm(外壳+复合物)*3mm(外壳+复合物)*
没有粘结的非金属或金属外壳1mm3mm

7.3.2 I类和II类"m"型设备

净空间总和不应超过:ma = 10 cm³; mb/mc = 100 cm³

净空间周围复合物最小厚度应符合表 3。(注:有粘结的金属外壳时,外壳壁厚 ≥1mm)

7.4 复合物的厚度(图解 + 表格)

7.4.1 "I"型设备:电气元件和电路周围复合物的最小厚度应符合表 4 和图 1 的要求。

🖼 图1 复合物厚度的尺寸图(示意):
图中定义了 6 个关键尺寸参数:
• a — 到自由表面的距离
• b — 到金属外壳的距离
• c — 到壁厚 t≥1mm 的非金属外壳的距离
• d — 到壁厚 t<1mm 的非金属外壳的距离
• e — 到复合物内非载流部件的距离
• f — 非载流部件到自由表面的距离

📊 表4 复合物的厚度

项目"ma"保护等级"mb"/"mc"保护等级
自由表面≤2cm²a≥3mma≥表1间距,但不小于1mm
自由表面>2cm²a≥3mma≥表1间距,但不小于3mm
有粘结的非金属外壳(壁厚t<1mm)d≥3mm*c=d≥表1间距,但不小于1mm
没有粘结的非金属外壳c=d≥3mm*b≥表1间距,但不小于1mm
金属外壳b≥3mmb≥表1间距,但不小于1mm
非载流部件e≥3mme≥表1间距,但不小于1mm
非载流部件—自由表面f+e≥af+e≥a
MOD 差异:复合物厚度的尺寸图(图1)和表4相比 2014 版有更改。2021 版细化了自由面积 ≤2cm² 和 >2cm² 的区分,以及有/无粘结外壳的不同要求。

7.4.2 电机用绕组

对于绕组在槽内的电机,其固体槽绝缘应具有:
• a) 对于"ma"保护等级,槽绝缘最小厚度应有 0.1mm,并且伸出槽外至少 5mm
• b) 对于"ma"和"mb"两种保护等级,槽的端部和绕组端部应用符合 7.4.1 要求的最小厚度的复合物进行保护,并按 8.2.4 进行绝缘介电强度试验(2U+1000V,48Hz~62Hz,5min)

7.4.3 韧性贯穿连接的多层印制电路板

2021 版新增:增加了韧性贯穿连接的多层印制电路板符合标准的选择项(见 7.4.3.1)。这是 2021 版相对于 2014 版的重要技术更新之一。

符合 IEC 62326-4-1 要求,性能级别为 C 级,符合 IPC-A-600 和 IPC-6012 或 ANSI/UL 796。工作电压小于等于 500V 的多层印制电路板,如果符合 7.4.3.2 的要求,应认为被浇封。

📊 表5 多层印制电路板的最小间距

距离"ma"保护等级"mb"保护等级"mc"保护等级
a3mm0.5mm0.25mm
b3mm3mm1mm
c3mm1mm0.5mm
d0.1mm, 见7.2.4.30.1mm, 见7.2.4.30.1mm, 见7.2.4.3

7.5 开关触头

7.5.1 通则:开关触头应配置一附加外壳。注:浇封过程中复合物进入开关触头外壳会影响装置的功能。

7.5.2 "ma"保护等级:浇封之前,附加外壳应符合 GB/T 3836.8 规定的气密装置要求。密封时气密外壳会受到应力作用造成损坏就会破坏装置的防爆型式。开关触头的额定值应小于或等于 60V 和 6A。如果开关电流大于制造商规定的额定电流的三分之二,附加外壳应用无机材料制成。

7.5.3 "mb"保护等级:如果开关电流大于制造商规定的额定电流的三分之二,或者如果电流超过 6A,附加外壳应用无机材料制成。

7.5.4 "mc"保护等级:如果开关电流超过 6A,附加外壳应用无机材料制成。

7.6 外部连接

7.6.1 通则:当使用复合物固定永久连接电缆时,应采用适当的方式对接电缆进行保护,防止弯曲受到损害,并应按照 8.2.5 要求进行拔脱试验。Ex 元件不应进行该试验。浇封型"m"的装置外壳不作为外部壳体时,也不应进行该试验。

7.6.2 对"ma"级设备的补充要求:"ma"级设备应由符合 GB/T 3836.4 的"ia"保护等级的电路供电,或者具有符合下列要求的外部连接: • 对于 EPL Ga: GB 3836.20 的要求 • 对于 EPL Da: GB/T 3836.31 的"ta"保护等级

7.7 对裸露带电部件的保护

根据规定的 EPL 要求,通过复合物表面的裸露带电部件,应采用 GB/T 3836.1 列出相应 EPL 要求的其他防爆型式进行保护。

7.8 单体电池和电池组 🔥(2021版大幅更新)

2021 版重大变更:更改并增加了电池的要求(见 7.8.3,2014 年版的 7.8.3)。与 TC28 今年会议纪要的锂电池决议高度关联!

7.8.1 通则:在根据可能产生的气体评定电池组控制方案时需要考虑全部运行温度范围、内部电阻和电压。应假定各个电池可能处于不均衡状态,然而电阻和电压可忽略不计的那些电池可不计入这种情况。

7.8.2 防止气体外溢:正常运行过程中能够释放气体的化学系统不允许使用。对于"ma"和"mb"保护等级,如果不能排除在故障状态下释放气体,应采用符合 7.8.8 要求的控制装置减少气体外溢。对于二次蓄电池,采用的控制装置不仅应在充电时起作用,在放电时也应起作用。

7.8.3 防止出现不允许的温度对电池造成损害:最不利负载下的单体电池和电池组的最高工作温度不应超过单体电池和电池组制造商规定的温度,或制造商没有规定时,不应超过 80°C。应采用下列方法之一使最大充电和放电电流不超过制造商规定的安全值:
• a) 应提供一个符合 7.8.8 规定的控制装置,以防止不允许的过热或在浇封内部产生气体
• b) 应提供一个串联电阻限制电流至单体电池的额定值,并提供一个阻塞二极管管以防止反向充电

7.8.4 反向电流:对于"ma"和"mb"保护等级,如果在同一个外壳内有另一个电压源,应对浇封电池组及其相关电路进行保护。使用 1 个阻塞二极管(ma)或 2 个阻塞二极管串联(mb)。

🖼 图3 阻塞二极管的安装:阻塞二极管应如图所示安装(+Vc → [二极管] → [电池] → [二极管] → -Ve),这样布置以减小 2 个二极管都被短路的风险。

7.8.5 电流限值:最高表面温度额定值应使用设备制造商规定的最大负载下所允许的最大放电电流来确定。可用符合 GB/T 9364 或 GB/T 9816.1 或 ANSI/UL 248 的电阻、限流装置或熔断器来确保不超过电池制造商规定的最大放电电流。

7.8.6 防止电池极性转换和过度放电:对于"ma"和"mb"保护等级,当 3 个以上的单体电池串联时,应监控电池电压。在放电过程中,如果某电压低于电池或电池组制造商规定的单体电池电压的限值,控制装置应断开电池或电池组。对于"mc"保护等级,当 3 个以上的单体电池串联时,应采取最措施防止单体电池的反极性充。

高发不符合项(与 TC28 决议直接相关):
• 浇封锂电池未提供 7.8.8 要求的控制安全装置
• 未验证电池最高工作温度 ≤80°C(或制造商规定值)
• 缺少阻塞二极管防反向充电
• 多串电池无过放/反极保护
• 这些正是 TC28 2025 会议纪要重点排查的内容!

7.9 保护装置

2021 版新增:增加了"ma"保护等级的 2 个保护装置的要求(见 7.9.2);增加了"mb"保护等级的 2 个热保护装置的要求(见 7.9.3)。

7.9.1 通则:如果"m"型设备承受"mb"保护等级的一个故障或"ma"保护等级的两个故障时,需要依靠保护装置限制最高表面温度,那么保护装置应设置在外部或者直接集成在设备内部。"ma"保护等级的保护装置应是不可复位的。"mb"保护等级的热保护装置可以为复位式的。

7.9.2 电气保护装置:保护装置的额定电压不应小于安装电路的额定电压,并且断能力不应小于电路的故障电流。

7.9.3 热保护装置:采用热保护装置保护复合物免受局部加热而损坏。不可复位装置没有复位措施,在给定的最大时间内将出现的温度高于工作温度的电路永久断开。带有开关触头的可复位热保护装置应符合 GB/T 14536.10 或 8.2.7.1;不带开关触头的可复位热保护装置应符合 GB/T 7153 或 8.2.7.2。

7.9.4 内置保护装置的密封试验:与"m"型设备集成在一起的保护装置,应是封闭型的,在浇封过程中复合物不能进入。

8 型式试验 Type Tests

8.1 复合物试验

8.1.1 吸水性试验:样品为圆形,直径 50±1mm,厚度 3±0.2mm。先称质量,然后浸入 23±2°C 水中至少 24h。取出后在 1min 内擦干再称其质量,增加的质量不应超过 1%。

8.1.2 介电强度试验:样品直径 30±1mm,厚度 3±0.2mm。电极之间对角放置,放在温度可控烘箱中(达到复合物最高工作温度),施加电压 4kV(有效值),误差 0%~5%,频率 48Hz~62Hz,历时不少于 5min,试验期间不应出现击穿。

8.2 设备试验顺序

试验顺序和样品数量见附录 B(表 B.1)。

8.2.2 最高温度:"m"型设备样品应承受型式试验以确保:
• a) 正常运行时温度不超过 6.1 规定的极限温度
• b) 对于"ma"和"mb"保护等级,在 7.2.1 规定的故障条件下不超过最高表面温度
对于带有外部负载的"m"型设备,"ma"和"mb"保护等级的电气设备进行试验时应把电流调整到不会引起超保护装置动作的最高值。
对于设计用于 EPL "Da"的"ma"保护等级设备,设备应按照制造商说明书安装,并且周围全部覆盖至少 200mm 的粉尘层,测定最高表面温度。当温升不超过 1K/24h 时,认为达到最终温度。

8.2.3 热稳定性试验:

8.2.4 介电强度试验:

8.2.5 电缆拔脱试验:在 (21±2)°C 下进行。测量电缆直径(mm)×数值乘以 20 得拉力(N);最小拉力 1N,持续 1h。拉力降低到要求值的 25%,最短时间 1h。

8.2.6 I类和II类电气设备的压力试验 🔥

对于任何具有单独净空间在 1cm³~10cm³之间的"ma"级设备和任何具有单独净空间在 10cm³~100cm³之间的"mb"级电气设备,应备 2 个试验样品,与压力源连接,对所有净空间进行压力试验。

📊 表6 试验压力

最低环境温度 °C试验压力 kPa
≥-201000
≥-301370
≥-401450
≥-501530
≥-601620
MOD 差异:增加了"mb"级设备压力试验的替代方法(见 8.2.6)。对于"mb"级电气设备,如果元件的净空间不大于 100cm³,在进行浇封之前,先通过 GB/T 3836.8 规定的密封封装泄漏试验(不进行预处理、不进行电压试验或耐压试验),则可以进行浇封而不进行压力试验。

8.2.7 可复位温度保护装置的试验

8.2.8 内置保护装置的密封试验:在 5 个样品上进行。初始温度 (25±2)°C 的试样快速浸没在 (50±2)°C 水中,深度不小于 25mm,时间至少 1min。如果没有产生气泡则密封合格。

8.2 合格判据

每次试验后目视检查样品,复合物不应有明显影响防爆型式的损坏(裂缝、收缩、变色、膨胀、分解或软化)。除了热熔断体,保障安全的电气保护装置验证功能仍然完好。

9 例行检查和试验 Routine Inspection
🄯 国标特有章节:IEC 60079-18:2014 没有独立的"例行检查和试验"章节。这是 GB/T 3836.9-2021 为适应我国生产许可证/CCC 认证制度而增设的章节,规定了批量生产过程中的 100% 例行检验要求。

9.1 目视检查

每一台"m"型设备都应进行目视检查,不应有明显损坏(如:复合物裂缝、浇封部件暴露、剥落、不允许的收缩、膨胀、分解、粘结失败(任何粘结部分的分离)或软化)。

9.2 介电强度试验

可以从外部接触的电路,应进行介电强度试验测试电路与其他每个电路之间、以及与其周围环境之间的绝缘。应在符合 8.2.4 要求的电路上进行该试验;或者按照附录 C 给出的试验方法可用于每个电路与复合物表面或非金属外壳之间的试验。

施加试验电压至少 1.2s 的试验电压,并且保持至少 100ms。或者在某些情况下,具有大的分布电容的样品,可能需要较长时间达到实际试验电压,因此其实际试验时间可能比 100ms 长得多。

试验过程中如果没有出现击穿或电弧,应认为合格。通常试验期间通过的电流不超过 5mA(有效值)。

实务要点:例行介电强度试验的电压值低于型式试验(1.2s vs 60s),但仍是 100% 全检项目。生产线上建议配备自动介电强度测试仪,将此工序纳入每台产品的出厂检验流程。
10 标志 Marking

除了 GB/T 3836.1 的要求之外,标志还应包括:

  1. 额定电压
  2. 额定电流
  3. 外部电源预期短路电流,如果小于 1500 A 时,例如:"允许的电源短路电流:500 A"
  4. 或者,外部电源允许的预期短路电流,如果设备设计的短路电流大于或等于 1500 A,例如:"允许的电源短路电流≥1500 A"

或者,上述 c)、d) 所示的标志可放在该说明书中,且设备应按照 GB/T 3836.1 的规定的"特殊使用条件"的标志要求,标志符号"X"以说明这一特殊使用条件。

标志示例:Ex mb IICT4 Gb / Ue:230V Ie:5A Isc:1500A
如果短路电流 ≥1500A,可以简化为 Isc≥1500A 或在说明书中注明并加 X 后缀。
🔧 浇封型设计实务(工程篇) Encapsulation Design Practice
前面各章回答"标准怎么规定",本章回答"拿到一个浇封组件,我该怎么设计 / 核算"。浇封"m"的核心逻辑是包覆隔离——把可能产生火花或高温的元件(线圈、PCB、电池、元件)用复合物完全包覆,使其与爆炸性环境物理隔离,且包覆层本身不传递点燃。设计主线四条:① 浇封层厚度(图 1 各尺寸 a~f)② 复合物(浇封胶)性能 ③ 元件间距 ④ 温度与介电强度。

11.1 设计总流程

  1. 定保护等级:ma / mb / mc(对应 Zone 0/1/2 与设备类别);
  2. 定浇封层厚度:按图 1 各尺寸(a~f)的最小要求包覆(11.2);
  3. 选复合物:热稳定、可燃性、粘结、耐候满足 3836.9 要求(11.3);
  4. 定元件间距:浇封内导体 / 元件间留足距离,防内部电弧(11.4);
  5. 校核温度与介电强度:浇封表面温升 + 介电试验(11.5);
  6. 规划型式试验:热循环 / 热冲击、介电、温度(11.6)。

11.2 浇封层厚度(图 1 各尺寸 a~f 与表 4)

浇封"m"的核心在"厚度足够"——GB/T 3836.9 图 1 定义了包覆元件的若干关键尺寸,每一维都有最小要求(尺寸符号与标准原图一致):

表 4 给出上述各尺寸的最小要求("表1间距"指 7.2.4.2 表1 按工作电压的间距阈值):

部位 / 尺寸"ma" 保护等级"mb" / "mc" 保护等级
自由表面面积 ≤ 2 cm²(a)a ≥ 表1间距,且 ≥ 1 mma ≥ 表1间距,且 ≥ 1 mm
自由表面面积 > 2 cm²(a)a ≥ 表1间距,且 ≥ 3 mma ≥ 表1间距,且 ≥ 3 mm
有粘结非金属外壳(t<1 mm,d)d ≥ 3 mmd ≥ 表1间距,且 ≥ 1 mm
有粘结非金属外壳(t≥1 mm,c)c ≥ (3 mm − t)c ≥ (表1间距 − t)
无粘结非金属外壳(c=d)c = d ≥ 3 mmc = d ≥ 表1间距,且 ≥ 1 mm
金属外壳(b)b ≥ 3 mmb ≥ 表1间距,且 ≥ 1 mm
非载流部件(e)e ≥ 表1间距,且 ≥ 1 mme ≥ 表1间距,且 ≥ 1 mm
非载流部件 → 自由表面(f+e)f + e ≥ af + e ≥ a

注:有粘结的非金属外壳且壁厚 t≥1 mm 时,若公式允许 c=0,元件可紧贴壳壁;但无论何种情况,复合物均须通过 8.2.4 介电强度试验。表1"通过复合物的间距"按工作电压 U(交流有效值或直流)给出 ma/mb/mc 各档最小值,数值以 GB/T 3836.9—2021 表1 原文为准。

电压 U(V,交流有效值或直流)a"ma""mb""mc"
≤ 320.50.50.2
≤ 630.50.50.3
≤ 400110.6
≤ 5001.51.50.8
≤ 630220.9
≤ 10002.52.51.7
≤ 1600—44
≤ 3200—77
≤ 6300—1212
≤ 10000—2020
表1 现场查表指引(三步定位):
① 定工作电压 U——交流有效值或直流值;电路内部任意两点间可能出现的最高电压都要计入(不仅是输入端,还包括储能元件放电电压)。确定要求的距离时,工作电压可高于表中电压乘以 1.1 倍系数(1.1 系数表示"在一个电路的多个地方,工作电压等于额定电压,只有一些常用的额定电压可以采用 1.1 的系数")。
② 定保护等级——ma / mb / mc 三档,同一电压三档取值可能相差数倍(如 ≤630 V 档 ma 与 mc 差 3 倍以上),选错档是最严重的取值错误。
③ 取表1 间距作为"下限约束"——注意表1 数值本身不是最终要求:表4 的多处尺寸写成「≥ 表1间距,且 ≥ X mm」,两者取严者;表5 的 e 项也直接引用表1。
说明:上表数值已按 GB/T 3836.9—2021 第 17 页表1 原图逐格核实(多位数值经 OCR 识别,单个数字与"—"经像素级点阵判读双重确认);"ma"列在 1000 V 以上各档均为"—"(表中无值),即"ma"保护等级不能引用表1 认定通过复合物的间距可靠,须另行评定。
若浇封体内允许保留净空间(非载流部件周围的空腔),其周围复合物最小厚度另按表2(Ⅲ类)/ 表3(Ⅰ、Ⅱ类)执行:净空间 ≤1 cm³ 时 ma 到自由表面 ≥3 mm;1 cm³<净空间≤10 cm³ 时 mb 到自由表面 ≥1 mm(有粘结外壳可折抵壳壁);净空间 >100 cm³ 对 ma/mb 不允许。设计阶段须先判定是否存在净空间。
高频错:只保证"包住了"但厚度不达标。浇封不是"灌胶就行"——a/b/c/d/e 每一维都必须达到表 4 最小值,尤其自由表面 a 与金属外壳 b 常被低估。
另两个高频坑:① 漏判净空间——元件周围若存在未填满的空腔(净空间),须另按表2/表3 加厚,且 >100 cm³ 的净空间对 ma/mb 直接不允许;② ma/mb/mc 选错档——同一尺寸三档要求差异极大(如金属外壳 b:ma ≥3 mm,mb/mc 只需 ≥表1间距且 ≥1 mm),按整机的 ma 设计却按 mb 生产是最危险的偏差。
说明:表4 与表1 数值取自 GB/T 3836.9—2021 图1 / 表4 / 表1,本页为便于查阅的结构化重排,请以原文核对后用于判定。

11.3 复合物(浇封胶)选型

浇封胶的介电强度通常远高于空气,这是浇封能在较薄间距下仍防爆的原因;但前提是复合物无气泡、无杂质、完全浸润。

11.4 元件间距与内部导体

浇封体内部的带电导体、元件之间仍须保持足够间距——若间距过小,故障下可能在复合物内部拉弧,反而成为点燃源。设计要点:

距离符号含义"ma""mb""mc"
a载流部件与外表面间(通过覆盖层)0.5 mm0.25 mm3 mm
b载流部件与外表面间(沿覆盖层)3 mm3 mm3 mm
c从边缘/孔沿板表面延伸1 mm1 mm0.5 mm
d要求隔离时粘结薄膜/芯板厚度0.1 mm0.1 mm0.1 mm
e多层板内侧两电路间符合表1符合表1符合表1

金属镀层最小厚度 35 μm;敷铜箔层压板与粘结薄膜的组合绝缘厚度须满足 7.2.4.3(通过固体绝缘的间距 ≥ 0.1 mm 且通过 8.2.4 介电试验)。易错点:表5 只适用于符合 IEC 62326-4-1(性能 C 级)或 IPC-A-600 / IPC-6012 / ANSI/UL 796 的刚性多层印制板,普通单/双面板或柔性板不适用;且 e 项(多层板内侧两电路间)仍需回到表1,不是表5 自足。表5 数值请以 GB/T 3836.9—2021 原文核对。

11.5 温度与介电强度

11.6 型式试验要点

修复是红线:浇封组件一旦打开或损伤,通常不允许现场修复——重新浇封须回到合规工艺并重新试验。私自剖开重灌会使认证失效。

11.7 七类常见不符合项(避坑清单)

坑 1 厚度只包不达标

灌胶覆盖但 a/b/c 未达表 4 最小值。

逐维核对图 1 + 表 4 最小值,留工艺裕度。

坑 2 复合物含气泡 / 脱层

灌封排气不良,内部气隙成击穿通道。

真空灌封 / 充分排气,固化后 X 光或切片抽检。

坑 3 内部元件间距不足

浇封内导体太近,故障拉弧。

内部不同电位导体留足间距并固定。

坑 4 收缩开裂

胶收缩率大,元件边缘微隙。

选低收缩复合物,设计留余量,热循环试验验证。

坑 5 温度只测表面

忽略浇封热阻,内部元件超温。

整体热模型核算内部温升,最严工况实测。

坑 6 现场私自修复

剖开重灌,认证失效。

损伤件返厂按合规工艺重封并重试。

坑 7 材质硬门槛不符

外壳 / 引线轻金属、铜合金成分超 3836.1 第 8 章限值。

选材阶段按 3836.1 解读 7.5 节 校核。

浇封"m"靠足够的包覆厚度 + 合格的复合物 + 内部间距三重保障。所有厚度尺寸与试验要求均以来源标准 GB/T 3836.9—2021 图 1 + 表 4 及相应条款原文为准;本章为设计方法论与送检前自查框架,最终以型式试验判定为准。材质成分门槛见 GB/T 3836.1 解读 7.5 节。
A-C 附录 Appendices

附录 A(资料性)"m"型设备用复合物的基本要求

提供了复合物选择的决策流程图(图 A.1):从"复合物的温度范围是否已知?"开始,依次判断是否符合各保护等级要求、TI值/RTI值、静介电强度、机械试验、化学材料稳定性、是否需要额外光照保护、是否有裸露部件需从中引出等,最终决定"试验"或"选择其他材料或重新设计"。

附录 B(资料性)试样分配

表 B.1 定义了型式试验所需的样品数量分配(最多 4 个样品),涵盖:极限温度、耐热试验、耐寒试验、可复位温度保护装置、介电强度、压力试验、机械试验等项目。

附录 C(规范性)电路与环境之间的介电强度试验

规定了大批量设备例行介电强度试验的抽样方案(基于 GB/T 2828.1):
• 批量 ≤100: 抽 8 个样品,1.5倍试验电压
• 批量 101~1000: 抽 32 个样品
• 批量 1001~10000: 抽 80 个样品
• 批量 >10000: 分较小批量进行试验

Δ GB/T 3836.9-2021 vs IEC 60079-18:2014 MOD 差异汇总 MOD Differences

一、技术性变更(15 项)

  1. 增加了"mb"保护等级的附加要求(见 4.2)
  2. 增加了技术说明中导热系数要求(见 5.2 i)
  3. 增加了确定故障中可靠元件和隔离元件的选项(见 7.2)
  4. 更改了复合物厚度的尺寸图(见图 1 和表 4)
  5. 增加了韧性贯穿连接的多层印制电路板符合标准的选择项(见 7.4.3.1)
  6. 更改并增加了电池的要求(见 7.8.3)
  7. 增加了"ma"保护等级的 2 个保护装置的要求(见 7.9.2)
  8. 增加了"mb"保护等级的 2 个热保护装置的要求(见 7.9.3)
  9. 删除了带有开关触头的可复位热保护装置三成分之二额定电压的限制
  10. 增加了"Dp"保护等级最高表面温度测定要求(见 8.2.2)
  11. 更改了耐热试验的参考工作温度(见 8.2.3.1)
  12. 增加了介电强度型式试验的可选方法(见 8.2.4.1)
  13. 增加了"mb"级设备压力试验的替代方法(见 8.2.6)
  14. 增加了内置保护装置的密封试验样品数量要求和减少样品的方法(见 8.2.8)
  15. 增加了介电强度例行试验的不同情况(见 9.2)

二、引用文件替换(14 项 MOD 替换)

IEC 原文GB/T 替代采标关系
IEC 60243-1GB/T 1408.1IDT
IEC 60079-0GB/T 3836.1MOD
IEC 60079-7GB/T 3836.3MOD
IEC 60079-11GB/T 3836.4MOD
IEC 60079-26GB/T 3836.20MOD
IEC 60079-31GB/T 3836.31MOD
IEC 60389-1GB/T 7153IDT
IEC 60691GB/T 9816.1MOD
IEC 60730-2-9GB/T 14536.10IDT
IEC 61140GB/T 17045IDT
IEC 61558-1GB/T 19212.1MOD
IEC 61558-2-6GB/T 19212.7MOD
IEC 60127(所有部分)GB/T 9364(所有部分)部分对应

三、国标特有内容

📜 认证实务速查卡

Top1 电池封装合规
Top2 复合物厚度
Top3 温度测定
Top4 故障分析

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