Protection Classes 電氣安全等級解析：一次搞懂 Class I、Class II 與 Class III簡介

Protection Classes 電氣安全等級解析：一次搞懂 Class I、Class II 與 Class III

在 AC-DC 電源供應器與電氣設備的選型過程中，「Protection Class（電氣安全等級）」是一個看似基礎、卻極為關鍵的概念。它不僅影響產品是否能通過安規認證，更直接關係到 —— 當設備發生異常或單一故障時，使用者是否仍能受到保護、不會遭受觸電風險。

本文將從實際應用與系統設計角度出發，說明 Protection Class 的定義，並完整解析 Class I、Class II 與 Class III 之間的差異，協助工程師在設計初期就建立正確的安全架構。

什麼是 Protection Class？

Protection Class 最初只單純用來定義設備防止人員觸電的方式，後續被IEC 62368 等國際安全標準，廣泛應用於 AC-DC 電源供應器與終端設備。

Protection Class 關注的核心問題是：當設備內部的絕緣失效或發生異常時，使用者是否仍能避免接觸到危險電壓？

依據不同的防護設計方式，最常見的分類為 Class I、Class II 與 Class III。

IEC Protection Classes logos

Class I：透過保護接地確保安全

核心安全概念

將潛在的危險電壓，安全地導向大地，而不是使用者。

運作原理

設備中可觸及的金屬外殼皆連接至保護接地（Protective Earth, PE），當內部發生單一絕緣失效時，故障電流會經由保護接地（PE）路徑流向大地，形成足夠的故障電流，進而促使斷路器或保險絲動作，快速切斷電源。

設計特性

需具備可靠、低阻抗的接地系統
通常採用三線式 AC 輸入（L / N / PE）
常搭配金屬外殼，有助於散熱與 EMC 控制

常見應用

工業自動化設備
機台與控制櫃
通訊與網通系統
EV 充電與能源基礎設施

設計注意事項

Class I 的安全性高度依賴接地品質。若安裝環境無法確保良好接地，實際防護效果將大打折扣。

Class II：不依賴接地的雙重防護設計

核心安全概念

即使沒有接地，也必須確保使用者安全。

運作原理

採用雙重絕緣或加強絕緣，在危險電壓與可觸及部位之間建立兩道以上的防護，即使其中一層絕緣失效，仍可防止觸電，因此不需要保護接地。

設計特性

兩線式 AC 輸入（L / N）
以「雙重方框」符號作為識別
對爬電距離、電氣間隙與材料要求較高

常見應用

家用電器
消費性電子產品
智慧家庭與 IoT 設備
長時間無人看管的終端設備

設計挑戰

由於 Class II 不依賴接地，其安全性高度集中於絕緣設計本身，因此在以下面向需特別留意：

絕緣與機構設計要求嚴格
功率密度與散熱彈性相對受限
材料選擇需高度配合安規規範

Class I 與 Class II 的差異比較

項目	Class I	Class II
防觸電方式	保護接地（PE）	防觸電方式保護接地（PE）雙重 / 加強絕緣
是否需要接地	需要	不需要
AC 輸入	L / N / PE	L / N
安裝環境	工業、受控	住宅、非受控
使用者接觸	通常有限	經常可直接接觸
設計重點	接地品質	絕緣結構

Class III：使用 SELV 的設備

Class III 設備是指僅使用 SELV（Safety Extra-Low Voltage，安全特低電壓）供電的設備。由於設備本身不直接連接市電，且運作電壓維持在安全低電壓範圍內，因此在正常與單一故障條件下，觸電風險極低。

常見 Class III 應用

低電壓感測器
IoT 終端裝置
電池供電或 DC 供電設備

需要特別注意的是，Class III 設備本身並不負責市電側的防護設計。其整體安全性，實際上取決於前端供電的 AC-DC 電源是否符合 Class I 或 Class II 的 Protection Class 要求。

因此，在 AC-DC 電源選型與系統安全設計中，Protection Class 的討論核心仍然聚焦於 Class I 與 Class II。

工程師在選擇 Protection Class 時，應思考哪些問題？

在產品設計初期，建議評估以下關鍵因素：

使用環境是否能確保可靠接地？
使用者是否可能直接接觸外殼或端子？
功率與散熱需求為何？
目標市場的安規與法規要求？
是否屬於長時間、無人看管的運作情境？

Protection Class 沒有絕對的優劣，只有是否適合該應用情境。

結語：以 Protection Class 為核心，打造更具彈性的電源設計

Protection Class 是電源與系統安全設計中最基礎、也最關鍵的一環。正確理解 Class I、Class II 與 Class III 的差異，能協助工程師在設計初期就建立合適的安全架構，降低後續修改與認證風險，同時確保使用者安全與法規符合性。

在實際應用中，ARCH Electronics 的 AC-DC 電源產品多數採用 Class II 防護設計，透過雙重或加強絕緣，不依賴接地即可提供穩定且可靠的防觸電保護。此類設計特別適合家用設備、智慧建築、IoT 與各類需要長時間運作、且安裝環境不易完全受控的應用場景。將 Protection Class 納入電源選型的核心考量，有助於打造在不同應用環境中都能穩定運作、兼顧安全與可靠性的系統架構。