手持機(jī)鋰電池充電器的安全要求和試驗(yàn)方法
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時(shí)間：2013-01-20
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
市場(chǎng)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(duì)市電波動(dòng)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(cè)充電的完成，根據(jù)某種算法終止充電以延長(zhǎng)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(duì)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(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)中要求的電壓波動(dòng)范圍是其額定值的85 %～110 %，頻率的波動(dòng)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(duì)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(duì)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(huì)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(shuō)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(huì)引起本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的危險(xiǎn)。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)體中文書(shū)寫(xiě)。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(shuō)明書(shū)
廠家應(yīng)提供必要的使用說(shuō)明書(shū)，對(duì)充電器在操作、維修、運(yùn)輸或儲(chǔ)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(lái)承載其重量的充電器，不應(yīng)使墻壁插座承受過(guò)大的應(yīng)力。可通過(guò)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(méi)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(dòng)。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(guò)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(kāi)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(huì)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(duì)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(kāi)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(guò)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(guò)入口開(kāi)孔的距離至少為該軟線外徑的5倍，或者對(duì)扁平軟線，至少為該軟線截面長(zhǎng)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(duì)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(jué)要燙，UL和IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)非金屬外殼溫升的規(guī)定不超過(guò)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(cè)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(cè)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(dòng)保護(hù)功能。將充電器輸出短路，充電器應(yīng)能自動(dòng)保護(hù)，故障排除后應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)工作。
2.8 絕緣電阻
在常溫條件下，用絕緣電阻測(cè)試儀直流500 V電壓，對(duì)充電器主回路的一次電路對(duì)外殼、二次電路對(duì)外殼及一次電路對(duì)二次電路進(jìn)行測(cè)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(cè)試儀對(duì)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(duì)外殼、一次電路對(duì)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(duì)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(wú)擊穿與無(wú)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(guò)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(guò)載試驗(yàn)按照GB4943中附錄C1的要求進(jìn)行?？赡M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(jí)或更優(yōu)等級(jí)。在進(jìn)行耐熱及防火試驗(yàn)時(shí)，V-0級(jí)材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時(shí)間平均不超過(guò)5s，在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮锊粫?huì)使脫脂棉引燃。V-1級(jí)材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時(shí)間平均不超過(guò)25s，在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮锊粫?huì)使脫脂棉引燃。V-2級(jí)材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時(shí)間平均不超過(guò)25s，在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮飼?huì)使脫脂棉引燃。進(jìn)行本試驗(yàn)時(shí)可能會(huì)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(wú)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(zhǎng)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)?。?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(dòng)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(guò)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(wú)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(wú)包裝，試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)為：溫度 40 ℃±2 ℃，相對(duì)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(guò)程中借鑒了國(guó)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(guó)國(guó)情，試驗(yàn)方法具有可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)在編制過(guò)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(méi)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(duì)鋰電池和鋰電池
評(píng)論