IP等级的基础知识和IP级连接器

2019年6月4日作者:Ryan Smoot

IP等级的基础知识和IP级连接器

总有人会遇到智能手机意外溅上液体或设备掉入水中的情况。研究表明,约有20%的手机会遭此厄运,因而现在有些型号在浅水浸泡时可短时间防水。

对于新型便携式和可穿戴电子设备的需求日益增长,并且许多这些设备(以及室外环境传感器和工业流程监控器等物联网设备)都需要针对意外或不可避免地接触潮湿进行防护。此类风险包括淋雨、液体喷溅,甚至是不确定时长的完全浸没。灰尘或颗粒物进入也会妨碍正确操作且会降低可靠性。

需要尽早在其中设计有效防护措施,预防上述危害。潮气或颗粒的潜在进入点包括外壳的接缝或接合处,以及用于连接电缆或外接设备的任何外露连接点。在选择外壳和连接器时,设计人员可以通过查看声明的异物防护(IP)等级来评估所提供的保护范围。

什么是IP等级?

IP等级代码获得国际公认,并且符合IEC 60529及其国家或地区等效标准(例如美国的ANSI 60529和欧洲的EN 60529)定义的标准化范围。该代码由IP前缀后加两个数字组成。第一个数字说明了对灰尘或其他小颗粒等固体进入的防护能力,而第二个数字表示对液体的防护能力。

IP67 = 固体等级(第一个数字)

IP67 = 液体等级(第二个数字)

IP等级分类基础讲解

如何确定IP等级数?

下表介绍了每个数字表示的异物防护程度。例如,IP67等级表示该部件防尘,并且能够在完全浸入深度不超过1米的水中时,最长防护30分钟。

防护等级 固体等级(第一个数字) 液体等级(第二个数字)
0或X 未获得接触或异物防护等级(或未提供等级)。 未获得此类异物防护等级(或未提供等级)。
1 防护大于50 mm的固态物体(例如意外大面积接触主体,但非有意接触主体)。 防护垂直滴水。物品直立时无有害影响。
2 防护大于12 mm的固态物体(例如,手指意外接触)。 防护垂直滴水。偏离正常位置倾斜15°以内无有害影响。
3 防护大于2.5 mm的固态物体(例如,工具)。 防护与垂直方向成60°以内的任意角度喷溅的水。
4 防护大于1 mm的固态物体(例如,指甲、螺钉、昆虫等小物体)。 防护任何方向的溅水。使用振荡喷雾测试至少10分钟后无任何有害影响(允许有限进入)。
5 部分防尘:部分防护灰尘和其他颗粒(允许进入的异物不会影响内部组件的性能)。 防护低压喷射。从任何方向的6.3 mm喷嘴处喷射的水无任何有害影响。
6 完全防尘:全面防护灰尘和其他颗粒。 防护大水流喷射。从任何方向的12.5 mm喷嘴处喷射的水无任何有害影响。
7 不适用 在完全浸入深度不超过1米的水中,并停留30分钟以内时提供防护。发生允许有限进入的情况时无有害影响。
8 不适用 在浸入深度超过1米时提供防护。设备适合持续浸入水中。制造商可能会指定条件。

选择IP级连接器

在选择允许水或颗粒进入设备的外露型外接连接器等组件时,所选部件应具有足够高的IP等级,才能根据应用的预期用途提供必要的基本防护。

某些应用可能要求将接合的连接器和插头密封起来。工业级线对线连接常常需要这样密封,将控制器或模块链接到可能因渗入灰尘或潮气干扰信号、腐蚀触头或者损坏变送器或电源等组件的环境中。这些完全密封的电缆连接即使遭遇高压水流(例如,在使用高压清洗机清洁附近设备时)或完全浸没在水中,也能防止进水。

图示完全IP防护级插座和插头的连接,其中锁定/密封接口处于连接和断开状态
带锁定/密封接口的完全IP防护级插座和插头的连接示例

另一方面,如果设备有外部端口(例如,微型USB端口、耳机插座或直流电源输入口),则在没有连接外接电缆或设备时,可能需要使用IP级连接器保护内部电路。IP等级足够高,就能帮助设计人员确保其设备外壳完全密封,防尘防潮。和那些在接合之后就要永久防水的用法相比,这类用法更为普遍而且还在更加快速地扩张,因为便携式设备的市场需求正在迅速增长。

需要注意的是,具有独立IP等级的连接器被设计为在插入插头后,就不能继续防水了。即便插头也有IP等级也无济于事。和上图所示的螺钉端子接口相似,必须在插头和插座的接合处加装锁定和密封机构,以提供必要的异物防护。

图示液体和灰尘在插头和插座连接之后仍会渗入接合处
液体和灰尘仍会渗入没有加装密封机构的接合处

CUI的IP级连接器

CUI拥有一系列IP67级连接器,包括符合USB 2.0或USB 3.1第2代标准的 USB Micro B和Type C插座3.5 mm直角音频插座,以及尺寸为1.3 mm、2.0 mm和2.5 mm的3.5 A和5 A DC电源插座。所有产品均为IP67级,可防止灰尘和高压水在未连接状态下通过设备。通常使用定制形状的垫圈或放置O形环等橡胶部件提供有效的密封。下图显示了CUI DC电源插座和USB插座上的O形环配件。

图示带O形环密封件的防水DC电源插座和USB插座
带O形环密封件的防水DC电源插座和USB插座

便携式设备的使用日益增加,因而需要更加坚固耐用的产品和组件。CUI的IP级USB插座连接器以及音频和DC电源插座可提供额外的防尘防潮保护,在必须保持密封以防外部污染的应用中,为设计人员提供更大的灵活性。

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Ryan Smoot

Ryan Smoot

技术支持工程师

Ryan Smoot掌握了大量关于CUI产品的知识,能够为客户提供各类现场技术和应用支持。他为CUI管理的强大的CAD模型库进一步为工程师们提供了不可估量的资源,能够帮助他们精简产品设计。Ryan在为客户提供帮助之余,还很喜欢跑步、户外活动,以及陪伴他的妻子和才出世的女儿。

 
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