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电源适配器的安全设计

2004-09-29 10:41:42 来源:国际电子变压器2004年10月刊
1引言 电源适配器(Power Adaptor)已被列为3C强制认证的产品之一,其安全性不论对用户还是对生产厂来说,都是值得重视的问题。为使其安全性能到各方面的要求,关键的是要做好产品的安全设计。 2安全设计的总体要求 产品的安全设计要体现技术性和经济性两大特点,其总体要求是:安全为主、符合标准、实现性能、兼顾经济。其中符合标准是最基本的要求,也是安全设计的基本目标。目前,电源适配器安全设计的指导标准是:GB4943-1995和GB8898-1997。前者是信息技术设备的安全要求,后者是音频、视频及类似电子设备的安全要求。 3关键元器件的选用 电源适配器与安全性有关的关键元器件包括:电源变压器、隔离电容、光电耦合器、印制电路板(PCB)、保险管及外壳等。其中电源变压器、隔离电容和光电耦合器跨接在一次电路与二次电路之间,直接影响电源适配器的安全性能,更应慎重选用。 对Ⅱ类电源适配器来讲,电源变压器、隔离电容及光电耦合器均要求达到加强绝缘的要求,即初、次级之间(或一次电路与二次电路之间)的爬电距离和电气间隙最好达6.0mm以上,绝缘穿透距离达0.4mm以上,且初、次级间可经受3000VAC或4242VDC介电强度的试验而不击穿或飞弧。因此,电源变压器、隔离电容及光电耦合器最好选用经过安全认证的产品,以确保其符合标准的要求。当前,由于用户和生产厂对安全认证的普遍重视,使选用通过安全认证的电源变压器、隔离电容及光电耦合器成为一件简单和方便的事情。 对Ⅰ类电源适配器来讲,尽管地(GND)可提供安全保护作用,对电源变压器等只需要达到基本绝缘的要求,但从实际情况看,仍推荐选用符合加强绝缘要求的电源变压器,这样对电源适配器的安全更有利,且从经济角度讲,也不会造成产品成本的明显上升,符合经济性的要求。 塑料外壳也是电源适配器的重要安全元部件之一,其安全性主要体现在防火性能上,通过相关的燃烧试验来考验是否符合要求。建议选用阻燃等级达V-1级以上的外壳材料。 4从小处入手,进行安全设计 产品的安全设计应做到全面、细致,从整体考虑,从小处着手,杜绝小问题、小毛病的发生。安全问题的根源往往就在于小问题上,因此,安全设计应有这样的观念:100%才是合格,99%就是不合格。 电源适配器容易被人们“忽视”的“小问题”主要有以下几方面: a.电源插销的尺寸,应符合相关标准的要求; b.标志,其内容、格式及位置等相关的标准都有明确的规定; c.使用说明书,千万不要认为电源适配器人人都会使用,没有必要再作说明; d.外壳除了美观和尺寸适中外,其棱缘和拐角均应充分倒圆或磨光,避免对使用者造成损伤; e.电源线与线路板的焊接,应采用适当的方式固定,而不能直接焊接。 5安全设计的组织、管理和实施 安全设计的组织、管理和实施属于质量管理的范畴,应按照质量管理的原则进行。 a.产品的安全设计工作必须从头开始,与产品的开发工作同时进行; b.产品安全设计的组织、管理和实施是产品系统工程管理的重要组成部分,应与其它工作密切协调进行; c.产品的安全设计应充分重视和加强安全信息工作,建立和完善故障报告、分析及纠错措施系统,充分有效地利用安全性信息及有关的试验结果以改进和完善设计; d.认真贯彻产品安全性标准及有关法规,制定并实施产品安全设计的管理手册,使安全设计的各项工作按规定有效地展开; e.坚持100%才是合格的思想,把需要进行的工作考虑周全,尽可能减少缺陷和疏漏,以免留下隐患; f.加强产品安全设计的技术状态管理工作,制定技术状态控制办法,明确技术状态更改程序,提高技术状态管理的规范化和程序化水平,保证技术状态的一致性和可追踪性。 6一个例子 下面是一个符合GB4943-1995安全要求的电源适配器的例子,供参考。 6.1电路原理图 电路原理图如图1。 6.2元器件的选用 a.电源变压器T1为EI-48型带热熔断器的抽屉式结构变压器,且已按GB13028-91的标准通过认证,其中热熔断器的参数为1A,130℃; b.D1~D4均为1N4001; c.电容C1为2200μF/25V的电解电容,其额定最高工作温度达105℃; d.PCB采用通过认证,阻燃等级达V-1以上的材料; e.外壳采用通过认证,阻燃等级达V-1以上的材料。 6.3注意事项 a.插销尺寸应符合GB1002的要求; b.插销与变压器(T1)的铁心及次级之间应采用适当的方式隔开; c.输出电源线应插进比其线径略大的印制电路板的孔中再焊接,或用等同效果的方式固定后再焊接; d.标志应包括以下内容:产品名称、厂名或商标、规格型号、输入电压、电源性质、频率和电流、输出电压、电源性质及电流、Ⅱ类设备标志等。 6.4试验结果 该电源适配器属直插式Ⅱ类设备,无安全接地措施,主要依靠符合加强绝缘要求的电源变压器及足够的爬电距离和电气间隙提供防触电保护。按上述第2点所列的条件选用的元器件可以符合这一要求。 经按GB4943-1995各条款的要求进行试验,结果合格。 7结束语 电源适配器作为一种被人们广泛使用的产品,其安全性能应引起使用者,特别是制造厂的充分重视。本文从安全设计的总体要求、关键元器件的选用以及安全设计的组织、管理和实施等方面论述电源适配器的安全设计问题,希望能为电源适配器的设计人员提供一个参考。 参考文献 [1]GB4943-1995 信息技术设备(包括电气事务设备)的安全 [2]GB8898-1997 电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求
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