《電子技術(shù)應(yīng)用》
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手持機(jī)鋰電池充電器的安全要求和試驗(yàn)方法
摘要: 市場上的電池充電器形色各異,,有的使用電源線,有的不使用,。直接插入式充電器不使用電源線,,電源插頭和充電器外殼構(gòu)成一完整部件,其重量靠墻上插座來承載,,市場上常見的“坐充”就是這類充電器,。使用電源線的充電器,,與電源連接的方式又分兩種:可拆卸的和不可拆卸的,??刹鹦兜碾娫窜浘€利用適當(dāng)?shù)碾娖鬟B接器與充電器連接以供電,不可拆卸的電源軟線固定在充電器上或與充電器裝配在一起來供電,。
Abstract:
Key words :

市場上的電池充電器形色各異,,有的使用電源線,有的不使用,。直接插入式充電器不使用電源線,,電源插頭和充電器外殼構(gòu)成一完整部件,其重量靠墻上插座來承載,,市場上常見的“坐充”就是這類充電器,。使用電源線的充電器,與電源連接的方式又分兩種:可拆卸的和不可拆卸的,??刹鹦兜碾娫窜浘€利用適當(dāng)?shù)碾娖鬟B接器與充電器連接以供電,,不可拆卸的電源軟線固定在充電器上或與充電器裝配在一起來供電,。

市場中有的產(chǎn)品稱為充電器,但實(shí)際上是適配器,,我們有必要區(qū)分這兩種功能,。適配器主要是把交流市電轉(zhuǎn)換成直流電,根據(jù)電池的規(guī)格提供相應(yīng)的電壓電流,,一般采用恒壓恒流方式,,能夠隔離主電壓和危險(xiǎn)電壓,對市電波動有一定耐受力,,需要時(shí)可安全關(guān)斷,。而充電器的主要功能是把充電電流限制在一個(gè)安全水平上,主要采用恒流方式,,能檢測充電的完成,,根據(jù)某種算法終止充電以延長電池壽命,若發(fā)現(xiàn)電池異??山K止充電,。這兩種功能可分別實(shí)現(xiàn),,也可組合在一個(gè)物理實(shí)體中。GSM手機(jī)通常包含充電功能,,與手機(jī)配套的只需適配器,,而CDMA手機(jī)往往不包含充電功能,這樣減少了手機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量,。理解這些概念有助于更有針對性地使用該標(biāo)準(zhǔn),。
 
2.1交流輸入電壓

充電器的額定輸入電壓為交流220 V,頻率為50 Hz,,為了保證安全性,,充電器應(yīng)能承受市電一定范圍內(nèi)的波動,標(biāo)準(zhǔn)中要求的電壓波動范圍是其額定值的85 %~110 %,,頻率的波動范圍是±2 Hz,。

2.2 電源線組件

(1)電源線組件應(yīng)符合GB2099的要求;

(2)電源線組件的額定值應(yīng)大于充電器電源要求的額定值;

(3)電源軟線的導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于0.75mm2;

(4)電源線組件中的電源軟線應(yīng)符合下列要求:

*如果電源軟線是橡皮絕緣,則應(yīng)是合成橡膠,,應(yīng)符合GB5013對通用橡膠護(hù)套軟電纜的要求;

*如果電源軟線是聚氯乙烯絕緣的,,應(yīng)符合GB5023對輕型聚氯乙烯護(hù)套軟線的要求。

2.3 隔離變壓器

安全隔離變壓器在構(gòu)造上應(yīng)保證在出現(xiàn)單一絕緣故障和由此引起的其他故障時(shí),,不會使安全特低電壓繞組上出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓,。隔離變壓器應(yīng)按照GB4943中附錄C的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

2.4 說明和標(biāo)牌的要求

2.4.1 一般要求

廠家應(yīng)向用戶提供足夠的資料,,以確保用戶在按廠家的規(guī)定使用時(shí),,不會引起本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的危險(xiǎn)。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)簡體中文書寫,。標(biāo)記應(yīng)是耐久和醒目的,,能承受標(biāo)記耐久性試驗(yàn)。首先用一塊蘸有水的棉布擦拭15s,,然后再用一塊蘸有汽油的棉布擦拭15s,,標(biāo)牌應(yīng)清晰,不應(yīng)輕易被揭掉,,不應(yīng)出現(xiàn)卷邊,。

2.4.2 說明書

廠家應(yīng)提供必要的使用說明書,對充電器在操作,、維修,、運(yùn)輸或儲存時(shí)有可能引起危險(xiǎn)的情況提醒用戶特別注意。

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

2.5.1 穩(wěn)定性

直接插在墻壁插座上,、靠插腳來承載其重量的充電器,,不應(yīng)使墻壁插座承受過大的應(yīng)力??赏ㄟ^插座應(yīng)力試驗(yàn)檢驗(yàn)其是否合格,。充電器應(yīng)按正常使用情況,,插入到一個(gè)已固定好的沒有接地接觸件的插座上,該插座可以圍繞位于插座嚙合面后面8mm的距離處,,與管件接觸件中心線相交的水平軸線轉(zhuǎn)動,。為保持嚙合面垂直而必須加到插座上的附加力矩不應(yīng)超過0.25Nm。

2.5.2 結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

電池極性接反以及強(qiáng)制充電或放電可能導(dǎo)致危險(xiǎn),,所以在設(shè)計(jì)上應(yīng)有防止極性接反以及防止強(qiáng)制充放電的措施,。將起保護(hù)作用的任何元件一次一個(gè)地短路或開路,并強(qiáng)迫充放電各2小時(shí),,充電器應(yīng)不起火,、不爆炸。

2.5.3 防觸及性(電擊及能量危險(xiǎn))

充電器正常使用時(shí)應(yīng)具有防觸及性,,防止電擊及能量危險(xiǎn),。

如果特低電壓電路的外部配線的絕緣是操作人員可觸及的,則該配線應(yīng):

*不會受到損壞或承受應(yīng)力;

*不需要操作人員接觸,。
 

2.5.4 連接布線

(1)對使用不可拆卸的電源軟線的充電器應(yīng)裝有緊固裝置:

*導(dǎo)線在連接點(diǎn)不承受應(yīng)力;

*導(dǎo)線的外套不受磨損;

*電源軟線應(yīng)能承受拉力試驗(yàn),,電源軟線應(yīng)承受30N的穩(wěn)定拉力25次,拉力沿最不利的方向施加,,每次施加時(shí)間為1s,,電源軟線應(yīng)不被拉斷;

*電源軟線緊固裝置應(yīng)由絕緣材料制成,或由具有符合附加絕緣要求的絕緣材料的襯套制成,。

2) 電源軟線入口開孔處應(yīng)裝有軟線入口護(hù)套,,或者軟線入口或襯套應(yīng)具有光滑圓形的喇叭口,喇叭口的曲率半徑至少等于所連接最大截面積的軟線外徑的1.5倍,。

軟線入口護(hù)套應(yīng):

*設(shè)計(jì)成防止軟線在進(jìn)入充電器入口處過分彎曲;

*用絕緣材料制成;

*采用可靠的方法固定;

*伸出充電器外超過入口開孔的距離至少為該軟線外徑的5倍,,或者對扁平軟線,至少為該軟線截面長邊尺寸的5倍,。

2.6 外殼表面

當(dāng)用戶碰觸到電池外殼時(shí),,其溫度不應(yīng)造成用戶的突然反應(yīng)使他受傷,人對溫度的反應(yīng)不僅是度數(shù)的高低,,還取決于外殼材料的傳導(dǎo)特性和熱容量,60℃的金屬外殼比70℃的塑料外殼感覺要燙,,UL和IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對非金屬外殼溫升的規(guī)定不超過50℃,,而手機(jī)電池的外殼絕大部分是非金屬材料,因此本標(biāo)準(zhǔn)借鑒了該規(guī)定,,要求如下:充電器額定工作2小時(shí)后,,測量其外殼表面溫度變化小于1℃/h即認(rèn)為溫度穩(wěn)定,此時(shí)測量其外殼表面溫升應(yīng)小于50℃,。

2.7 輸出短路保護(hù)

充電器應(yīng)有短路的自動保護(hù)功能,。將充電器輸出短路,,充電器應(yīng)能自動保護(hù),故障排除后應(yīng)能自動恢復(fù)工作,。

2.8 絕緣電阻

在常溫條件下,,用絕緣電阻測試儀直流500 V電壓,對充電器主回路的一次電路對外殼,、二次電路對外殼及一次電路對二次電路進(jìn)行測試,,充電器的絕緣電阻應(yīng)不低于2 MΩ。

2.9 絕緣強(qiáng)度

用耐壓測試儀對充電器進(jìn)行絕緣強(qiáng)度試驗(yàn),,且充電器必須是在進(jìn)行完絕緣電阻試驗(yàn)并符合要求后才能進(jìn)行絕緣強(qiáng)度的試驗(yàn),。

一次電路對外殼、一次電路對二次電路應(yīng)能承受50 Hz,、有效值為1500 V的交流電壓(漏電流≤10 mA),,二次電路對外殼應(yīng)能承受50 Hz、有效值為500 V的交流電壓(漏電流≤10 mA),,應(yīng)無擊穿與無飛弧現(xiàn)象,。試驗(yàn)電壓應(yīng)從小于一半規(guī)定電壓值處逐步升高,達(dá)到規(guī)定電壓值時(shí)持續(xù)1 min,。

2.10 異常工作及故障條件下的要求

充電器的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡可能限制因機(jī)械,、電氣過載或故障、異常工作或使用不當(dāng)而造成起火或電擊危險(xiǎn),。變壓器過載試驗(yàn)按照GB4943中附錄C1的要求進(jìn)行,。可模擬下列故障條件:

*一次電路中任何元器件的失效;

*二次電路中任何元器件的失效,。

2.11 材料的可燃性要求

充電器外殼和印制板及元器件所用的材料應(yīng)能使引燃危險(xiǎn)和火焰蔓延減小到最低限度,,為V-2級或更優(yōu)等級。在進(jìn)行耐熱及防火試驗(yàn)時(shí),,V-0級材料可以燃燒或灼熱,,但其持續(xù)時(shí)間平均不超過5s,在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微?;蛉紵温湮锊粫姑撝抟?。V-1級材料可以燃燒或灼熱,但其持續(xù)時(shí)間平均不超過25s,,在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微?;蛉紵温湮锊粫姑撝抟肌-2級材料可以燃燒或灼熱,,但其持續(xù)時(shí)間平均不超過25s,,在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微粒或燃燒滴落物會使脫脂棉引燃,。進(jìn)行本試驗(yàn)時(shí)可能會冒出有毒的煙霧,,在適用的情況下,,試驗(yàn)可以在通風(fēng)柜中進(jìn)行,或者在通風(fēng)良好的房間內(nèi)進(jìn)行,,但是不能出現(xiàn)可能使試驗(yàn)結(jié)果無效的氣流,。

試驗(yàn)火焰應(yīng)利用本生燈獲得,本生燈燈管內(nèi)徑為9.5mm±0.5mm,,燈管長度從空氣主進(jìn)口處向上約為100mm,。本生燈要使用熱值約為37MJ/m3的燃?xì)狻?yīng)調(diào)節(jié)本生燈的火焰,,使本生燈處于垂直位置,,同時(shí)空氣進(jìn)氣口關(guān)閉時(shí),火焰的總高度約為20mm,?;鹧骓敹藨?yīng)與樣品接觸,燒30s,,然后移動火焰停燒60s,,再在同一部位燒30s。

在試驗(yàn)期間,,當(dāng)試驗(yàn)火焰第二次撤離后,,樣品延續(xù)燃燒不應(yīng)超過1min,且樣品不應(yīng)完全燒盡,。

2.12 自由跌落試驗(yàn)

充電器從1m高度處自由跌落到硬木表面3次,,其表面應(yīng)無裂痕等損壞。

2.13 濕熱試驗(yàn)

試驗(yàn)方法按GB/T 2423.9 – 2001 中“試驗(yàn) Cb” 的要求進(jìn)行,。產(chǎn)品無包裝,,試驗(yàn)嚴(yán)酷等級為:溫度 40 ℃±2 ℃,相對濕度(93±3)%RH,,試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為2 d,。試驗(yàn)后應(yīng)符合4.7.2的要求。

小結(jié)

本標(biāo)準(zhǔn)在制訂過程中借鑒了國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),,如IEC62133,、IEC61960、UL1642,、UL2045等,,參考了GB 4943 – 2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》等標(biāo)準(zhǔn),力求標(biāo)準(zhǔn)條款適合我國國情,,試驗(yàn)方法具有可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中遵循了《ISO技術(shù)工作導(dǎo)則》中的可證實(shí)原則:即規(guī)定的技術(shù)要求能用試驗(yàn)方法加以論證,若暫時(shí)沒有科學(xué)的方法進(jìn)行試驗(yàn)或檢驗(yàn),以及不能穩(wěn)定可靠地得出確切檢驗(yàn)結(jié)果時(shí),就不將這樣的條款列進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),。

部分安全試驗(yàn)分別針對鋰電池和鋰電池芯,,因此該標(biāo)準(zhǔn)對鋰電池和鋰電池芯分別進(jìn)行了定義,。充電器的安全性不能僅僅通過輸出特性的檢查來確定,因?yàn)檩敵鎏匦粤己貌⒉荒鼙U铣潆娖鞯目煽啃?,所以該?biāo)準(zhǔn)規(guī)定對充電器的全面性能進(jìn)行考察,,包括對變壓器、電源線等元器件的安全要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,。充電器應(yīng)保證在故障條件下都不對人身安全構(gòu)成威脅,,所以該標(biāo)準(zhǔn)對此做了規(guī)定。充電器除應(yīng)具有電氣防護(hù)功能外,,也應(yīng)具有防火防護(hù)功能,,根據(jù)同類產(chǎn)品的要求,該標(biāo)準(zhǔn)將其防火材料等級規(guī)定為V-2級,。

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