JLG蓄电池电源模块安全风险研究
摘要:本文依据《GB4943.1-2011信息技能设备安全第1部分:通用要求》的规则,对现在市面上出售的电源适配器和其他产品上应用到的电源模块相关安全进行剖析,对检测过程中发现的常见和严重问题进行举例和剖析,并提出有用的整改计划。
关键词:电源适配器;电源模块;安全风险
1.导言:
随着社会的进步,科技的开展,顾客日常运用的电子设备、通讯设备日益繁复,这些设备都需要用到电源适配器或许内置电源模块,因为其直接与电源网络相衔接,顾客在平时运用中会直接或直接的触摸,存在被电击的风险。为信息技能设备、电信终端设备供电的电源适配器或电源模块属于强制性产品认证(以下简称CCC)目录范围内,关于大企业,规划技能相对老练,生产流程也较规范,但关于小企业,很多无专业研制人员,乃至无研制人员,直接从别人的产品上进行复制,但因为不明白其原理和安全规范要求,故认证检测过程中存在各种安全问题。本文依据规范《GB4943.1-2011信息技能设备安全第1部分:通用要求》的规则对普遍存在的问题进行讨论。
2.正文:
GB4943.1-2011规范将顾客或许涉及到的风险分为七大类:电击;与能量有关的风险;着火;与热有关的风险;机械风险;辐射;化学风险;本文要讨论的是电击风险以及着火中的相关问题。电击是因为电流经过人体而造成的,其引起的生理反响取决于电流值的巨细和持续时刻及其经过人体的路径。电流值取决于施加的电压以及电流的阻抗和人体阻抗。人体阻抗依次取决于触摸面积、触摸区域的湿度和施加的电压和频率,本文首要关注的是施加的电压和触摸区域,关于触摸面积和环境湿度等要素进行忽略。大约0.5mA的电流就能在健康的人体内发生反响,并且这种不知不觉的反响或许会导致直接的损伤。电流再大些,就会发生直接的影响,例如烧伤、肌肉痉挛导致无法摆脱或心室的纤维性颤抖。
接下来经过事例的方法进行逐个剖析。
产品描述:输入电压为100~240Vac,50/60Hz,I类设备,内置电源模块,产品仅适用于海拔2000m及以下安全运用,产品如下图所示:
图1、正面、侧面图图2、地面、侧面图
图3、内部图
图4、内部图
问题点:
1.如图4所示,初级线材(开关线)上施加10N的拉力,能触摸次级元器件(例如:芯片);次级线材(输出线)用10N的拉力,能触摸初级元器件(例如:电容、变压器)。
剖析:依据GB4948.1-2011中的表2H,一次电路和未接地的SELV电路之间需满意加强绝缘,因为次级线材(输出线)热塑套管(厚度<0.4mm)满意基本绝缘,但不满意加强绝缘要求,依据规范界说,加强绝缘所供给的防电击的维护等级相当于两层绝缘,故次级线材(输出线)和初级元器件之间(电容、变压器等)需满意附加绝缘的要求。同理,初级线材(开关线)和次级元器件(芯片等)亦需满意附加绝缘的要求。
产品的输入电压为100~240Vac,经丈量,两者之间的峰值作业电压Vpeak<420V,有用值作业电压Vrms<250V,依据GB4943.1-2011中的表2K,其最小电气空隙要求2.0mm,实践0mm,小于要求值;依据表2N,最小爬电间隔2.5mm,实践0mm,小于要求值。
整改计划:
1):线材外套不小于0.4mm厚的绝缘热缩套管;
2):运用加强绝缘的线材;
3):缩短线材长度,确保在10N的拉力下对应的电气空隙和爬电间隔满意附加绝缘的要求。
表2K一次电路绝缘以及一次电路与二次电路之间的绝缘最小电气空隙(适用于海拔2000m以下)
注:
1)假如峰值作业电压超越沟通电网电源电压的峰值,那么允许在最邻近的两点之间运用线性内插法。所核算的空隙值进位到小数点后1位。
2)预定在海拔2000m以上至5000m运用的设备,其最小电气空隙应当是上述数值乘以GB/T16935.1的表A.2给出的对应海拔高度5000m的倍增系数1.48后的数值,预定在海拔5000m以上运用的设备,其最小电气空隙应当乘以GB/T16935.1的表A.2给出的倍增系数。
3)因为该设备最大输入电压为240V,依据查表2J和附录Z,该设备或许接受的电网电源瞬态过电压为2500V。
4)依据该产品的运用环境和污染等级的界说,该产品运用环境为污染等级2。
表2N最小爬电间隔
注:
1)规范2.10.4.2资料组别和相比电痕化指数中规则,假如不知道资料的组别,应当假定资料为Ⅲb组;
2)表中的数值适用于功用绝缘、基本绝缘和附加绝缘,对加强绝缘,其数值是表中数值的两倍;
3)允许在最邻近的两点之间运用线性内插法。所核算得出的最小爬电间隔值进位到小数点后1位。关于加强绝缘,应当将基本绝缘的核算值加倍后再进位。
4)如从表2N查得的最小爬电间隔小于相应的最小电气空隙值,则应选用所查得的该电气空隙值作为最小爬电间隔的数值
2.如图5所示,电源模块的初级电路,与电网电源的火线L、零线N、地线相连的铜箔,经过丈量,L、N铜箔和地铜箔之间的爬电间隔2.2mm,电气空隙2.2mm。
剖析:依据规范GB4943.1-2011中的表2H,两层绝缘的导电零部件(L/N铜箔)与接地的导电零部件之间需满意功用绝缘。
同问题1的方法剖析可得,L、N铜箔和地铜箔之间的最小爬电间隔应为2.5mm,实测2.2mm<2.5mm,不满意要求,最小电气空隙1.5mm,实测2.2mm>1.5mm,满意要求。
整改计划:
1)将初级铜箔(L、N)或地铜箔削薄,确保初级铜箔和地之间的爬电间隔间隔大于2.5mm。
2)于初级铜箔(L、N)和地铜箔之间开槽,确保初级铜箔和地之间的爬电间隔间隔大于2.5mm。
图5电源板背面走线
3.如图5所示的地铜箔,在进行“2.6.3.4接地导体及其衔接的电阻”测试中,铜箔烧断,维护衔接导体的电阻大于0.1Ω。
剖析:GB4943.1-2011中规则的,接地导体及其衔接的电阻是将该电阻在规则的时刻内施加相应的实验电流后丈量其电压降,经过欧姆定律核算出电阻值,依据规范规则,测试施加的电流为32A,实验时刻为120s,维护衔接导体的电阻不得超越0.1Ω。
整改计划:
在PCB走线规划和制造时,将地铜箔的锡膏厚度添加,因为存在以上问题2,所以不能添加地铜箔宽度,不然爬电间隔不满意要求。
4.依据图6,产品底面可以看出,该产品规划了两种装置方法:平放于桌面和挂墙,当选用挂墙的方法装置时,侧面(图7)成为底面或顶面,底部外壳厚度1.32mm,孔径3.04mm。
剖析:规范GB4943.1-20114.6.2防火防护外壳底部的要求:防火防护外壳底部或独立的挡板应当能在一切那些在故障条件下或许会喷出一些物质点燃支撑表面的内部零部件的下面具有防护作用,当图7为底面时,开口的方位正上方为电源模块,此刻底部开孔不满意要求。
解决计划:
1):取消挂墙装置方法。
2):将该面规划为不开孔;
3):开孔处规划内挡板,挡板结构如下图8所示;
4):防火防护外壳金属底部符合表4D中任何一行的尺度限值
图6图7
图8
表4D防火防护外壳金属底部开孔的尺度和间距
依据以上事例可以看出,关于带有风险电压的产品(电源适配器或内置电源模块的产品),在产品规划和验证阶段,需从规范的各个方面进行充分考虑和剖析,确保出厂的产品满意规范要求并取得相应的证书,于此同时,作为普通顾客,在国内市场购买该类产品时,一定要承认产品是否已获得CCC认证证书及其CCC证书是否有用,才能更好的确保自身生命和产业安全。
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