Protection Classes 电气安全等级解析：一次搞懂Class I、Class II 与Class III简介

Protection Classes 电气安全等级解析：一次搞懂Class I、Class II 与Class III

在AC-DC 电源供应器与电气设备的选型过程中，「Protection Class（电气安全等级）」是一个看似基础、却极为关键的概念。它不仅影响产品是否能通过安规认证，更直接关系到—— 当设备发生异常或单一故障时，使用者是否仍能受到保护、不会遭受触电风险。

本文将从实际应用与系统设计角度出发，说明Protection Class 的定义，并完整解析Class I、Class II 与Class III 之间的差异，协助工程师在设计初期就建立正确的安全架构。

什么是Protection Class？

Protection Class 最初只单纯用来定义设备防止人员触电的方式，后续被IEC 62368 等国际安全标准，广泛应用于AC-DC 电源供应器与终端设备。

Protection Class 关注的核心问题是：当设备内部的绝缘失效或发生异常时，使用者是否仍能避免接触到危险电压？

依据不同的防护设计方式，最常见的分类为Class I、Class II 与Class III。

IEC Protection Classes logos

Class I：透过保护接地确保安全

核心安全概念

将潜在的危险电压，安全地导向大地，而不是使用者。

运作原理

设备中可触及的金属外壳皆连接至保护接地（Protective Earth, PE），当内部发生单一绝缘失效时，故障电流会经由保护接地（PE）路径流向大地，形成足够的故障电流，进而促使断路器或保险丝动作，快速切断电源。

设计特性

需具备可靠、低阻抗的接地系统
通常采用三线式AC 输入（L / N / PE）
常搭配金属外壳，有助于散热与EMC 控制

常见应用

工业自动化设备
机台与控制柜
通讯与网通系统
EV 充电与能源基础设施

设计注意事项

Class I 的安全性高度依赖接地品质。若安装环境无法确保良好接地，实际防护效果将大打折扣。

Class II：不依赖接地的双重防护设计

核心安全概念

即使没有接地，也必须确保使用者安全。

运作原理

采用双重绝缘或加强绝缘，在危险电压与可触及部位之间建立两道以上的防护，即使其中一层绝缘失效，仍可防止触电，因此不需要保护接地。

设计特性

两线式AC 输入（L / N）
以「双重方框」符号作为识别
对爬电距离、电气间隙与材料要求较高

常见应用

家用电器
消费性电子产品
智慧家庭与IoT 设备
长时间无人看管的终端设备

设计挑战

由于Class II 不依赖接地，其安全性高度集中于绝缘设计本身，因此在以下面向需特别留意：

绝缘与机构设计要求严格
功率密度与散热弹性相对受限
材料选择需高度配合安规规范

Class I 与Class II 的差异比较

项目	Class I	Class II
防触电方式	保护接地（PE）	防触电方式保护接地（PE）双重/ 加强绝缘
是否需要接地	需要	不需要
AC 输入	L / N / PE	L / N
安装环境	工业、受控	住宅、非受控
使用者接触	通常有限	经常可直接接触
设计重点	接地品质	绝缘结构

Class III：使用SELV 的设备

Class III 设备是指仅使用SELV（Safety Extra-Low Voltage，安全特低电压）供电的设备。由于设备本身不直接连接市电，且运作电压维持在安全低电压范围内，因此在正常与单一故障条件下，触电风险极低。

常见Class III 应用

低电压感测器
IoT 终端装置
电池供电或DC 供电设备

需要特别注意的是，Class III 设备本身并不负责市电侧的防护设计。其整体安全性，实际上取决于前端供电的AC-DC 电源是否符合Class I 或Class II 的Protection Class 要求。

因此，在AC-DC 电源选型与系统安全设计中，Protection Class 的讨论核心仍然聚焦于Class I 与Class II。

工程师在选择Protection Class 时，应思考哪些问题？

在产品设计初期，建议评估以下关键因素：

使用环境是否能确保可靠接地？
使用者是否可能直接接触外壳或端子？
功率与散热需求为何？
目标市场的安规与法规要求？
是否属于长时间、无人看管的运作情境？

Protection Class 没有绝对的优劣，只有是否适合该应用情境。

结语：以Protection Class 为核心，打造更具弹性的电源设计

Protection Class 是电源与系统安全设计中最基础、也最关键的一环。正确理解Class I、Class II 与Class III 的差异，能协助工程师在设计初期就建立合适的安全架构，降低后续修改与认证风险，同时确保使用者安全与法规符合性。

在实际应用中，ARCH Electronics的AC-DC 电源产品多数采用Class II 防护设计，透过双重或加强绝缘，不依赖接地即可提供稳定且可靠的防触电保护。此类设计特别适合家用设备、智慧建筑、IoT 与各类需要长时间运作、且安装环境不易完全受控的应用场景。将Protection Class 纳入电源选型的核心考量，有助于打造在不同应用环境中都能稳定运作、兼顾安全与可靠性的系统架构。