音頻功放產(chǎn)品的安規(guī)測(cè)試和認(rèn)證 | |||||
隨著音樂(lè)會(huì)、演唱會(huì)日益增多,音頻功放產(chǎn)品也層出不窮。生產(chǎn)符合國(guó)家安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求的音頻功放產(chǎn)品成為廣大電源適配器制造廠商共同關(guān)心的事情。根據(jù)近幾年安規(guī)測(cè)試、認(rèn)證過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題,結(jié)合GB8898-20011深入解讀,探討相應(yīng)的解決方法。 1 常見(jiàn)問(wèn)題和解決辦法 1.1 溫升測(cè)試和發(fā)熱 音頻功放設(shè)備在正常工作條件和異常工作條件下需要滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)中的溫升測(cè)試要求,相應(yīng)溫度限制要求在標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的闡述,本文只討論溫升測(cè)試的注意事項(xiàng)和解決方法。目前大多數(shù)音頻功放設(shè)備的電源適配器電源板、功放板、信號(hào)板都做成一塊,整板上的發(fā)熱源較多,如整流管、開(kāi)關(guān)變壓器、環(huán)形變壓器、起功率放大作用的三極管和場(chǎng)效應(yīng)管、快恢復(fù)二極管、磁性元件、水泥電阻、電解電容等,其周邊溫度通常會(huì)高于其他元件的周邊溫度,將這些元件附近做為溫升考核對(duì)象。由于無(wú)法在環(huán)形變壓器的繞組上布熱電偶,所以采用四線(xiàn)法或者微歐姆計(jì),通過(guò)測(cè)量繞組的冷態(tài)電阻和熱態(tài)電阻來(lái)計(jì)算繞組的溫升。由于音頻功放的額定功耗在1000W到2000W之間,所以必須解決好散熱問(wèn)題。對(duì)于元器件的選擇,建議采用高品質(zhì)的元件來(lái)減少無(wú)功損耗和發(fā)熱。 將發(fā)熱量極大的功放三極管和場(chǎng)效應(yīng)管固定在一塊大的散熱片上,并涂抹用于導(dǎo)散熱的硅膠;其他發(fā)熱量大的元器件也要固定在小的散熱片上。由于散熱片的散熱效果與散熱片選材、結(jié)構(gòu)、安裝方式、接觸面積、接觸粗糙度、散熱通道、散熱片表面溫度、導(dǎo)熱材料特性等因素有關(guān),因此建議現(xiàn)根據(jù)本機(jī)結(jié)構(gòu),結(jié)合預(yù)計(jì)使用條件,建立等效的熱傳遞模型,優(yōu)化選材方案,建立合理的元器件布局。關(guān)于元器件布局,建議印刷電路板采用水平方式放置,使氣流有效地流過(guò)元器件表面;發(fā)熱量大的元器件放在印制板上方,發(fā)熱量小的元器件放在印制板下方;在大的散熱片兩側(cè)安裝風(fēng)扇,及時(shí)揮發(fā)散熱片上的熱量;外殼的兩側(cè)開(kāi)對(duì)流散熱孔,合理安排內(nèi)部引線(xiàn)布局,盡量減小對(duì)內(nèi)部氣體對(duì)流效果的影響。 1.2 防觸電結(jié)構(gòu) 目前,部分音頻功放產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)、選材等方面的限制,機(jī)器內(nèi)部危險(xiǎn)帶電部件與可觸及導(dǎo)電零部件之間的絕緣不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求,主要表現(xiàn)為以下三種情況: 情況一:次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)從初級(jí)危險(xiǎn)帶電零部件表面穿過(guò),容易導(dǎo)致危險(xiǎn)帶電零部件與可觸及導(dǎo)電零部件相連的次級(jí)導(dǎo)體之間的絕緣不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。 標(biāo)準(zhǔn)解讀:對(duì)于一類(lèi)設(shè)備,若次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)與保護(hù)接地導(dǎo)電連接,則初級(jí)危險(xiǎn)帶電點(diǎn)零部件與該次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)間的絕緣只要滿(mǎn)足相應(yīng)的基本絕緣抗電強(qiáng)度和絕緣阻抗要求即可;若次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)與保護(hù)接地沒(méi)有導(dǎo)電連接,則危險(xiǎn)帶電零部件與該次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)間的絕緣需要滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣或雙重絕緣關(guān)于厚度、絕緣阻抗和抗電強(qiáng)度等相關(guān)要求。 對(duì)于二類(lèi)設(shè)備,危險(xiǎn)帶電零部件與次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)間的絕緣要滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣或者雙重絕緣關(guān)于厚度、絕緣阻抗和抗電強(qiáng)度等相關(guān)要求。 解決辦法:在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上,要避免次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)從初級(jí)危險(xiǎn)帶電部件表面穿過(guò);若結(jié)構(gòu)不允許,對(duì)于有基本絕緣要求的次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)要求它的絕緣能夠承受相應(yīng)的抗電強(qiáng)度和絕緣阻抗測(cè)試;對(duì)于有雙重絕緣或者加強(qiáng)絕緣要求的次級(jí)導(dǎo)線(xiàn)要求它的絕緣能夠承受相應(yīng)的抗電強(qiáng)度和絕緣阻抗測(cè)試,并滿(mǎn)足絕緣的厚度要求。由于該導(dǎo)線(xiàn)絕緣的損傷會(huì)引起標(biāo)準(zhǔn)意義上的危險(xiǎn),因此,必須將該導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行固定,當(dāng)施加2N的力時(shí),導(dǎo)線(xiàn)不會(huì)受到諸如尖銳邊緣、運(yùn)動(dòng)零部件的磨損和擠壓,也不會(huì)使其觸碰到溫度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該種導(dǎo)線(xiàn)絕緣允許溫度的零部件。 情況二:電源適配器電源板背面危險(xiǎn)帶電零部件的引腳和與可觸及零部件導(dǎo)電連接的金屬外殼距離太近,導(dǎo)致危險(xiǎn)帶電零部件與可觸及導(dǎo)電零部件之間的絕緣不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的要求。 標(biāo)準(zhǔn)解讀:危險(xiǎn)帶電零部件和與可觸及零部件導(dǎo)電連接的金屬外殼之間應(yīng)該進(jìn)行有效隔離,對(duì)于一類(lèi)結(jié)構(gòu),應(yīng)該滿(mǎn)足基本絕緣要求;對(duì)于二類(lèi)結(jié)構(gòu),需要滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣或雙重絕緣要求。每種絕緣應(yīng)各自承受相應(yīng)的抗電強(qiáng)度和絕緣阻抗測(cè)試,并且滿(mǎn)足相應(yīng)的絕緣厚度以及防火要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該使元器件引腳不能對(duì)絕緣進(jìn)行磨損和擠壓。 解決辦法:在危險(xiǎn)帶電部件和金屬外殼之間加絕緣墊片或者增加它們之間的距離。絕緣墊片需要滿(mǎn)足以下要求:絕緣墊片需要將危險(xiǎn)帶電部件完全覆蓋住,并且能夠滿(mǎn)足相應(yīng)的電氣強(qiáng)度、絕緣阻抗、絕緣厚度和防火的要求。如果增加它們之間的距離,那么最短距離需要滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣的爬電距離和電氣間隙。建議完善生產(chǎn)流程,控制元器件引腳長(zhǎng)度,防止帶電部件進(jìn)入上述區(qū)域內(nèi)。 情況三:設(shè)備外殼側(cè)面開(kāi)孔尺寸過(guò)大,導(dǎo)致電氣間隙和爬電距離不合格以及異物通過(guò)開(kāi)孔進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。 標(biāo)準(zhǔn)解讀:設(shè)備外殼的設(shè)計(jì)應(yīng)該使得用金屬試驗(yàn)針或者標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)指插入設(shè)備外殼側(cè)面開(kāi)孔,不能觸及到危險(xiǎn)帶電部件以及異物無(wú)法通過(guò)開(kāi)孔進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。 解決辦法:外殼側(cè)面開(kāi)孔尺寸控制在4mm范圍內(nèi),確保在用試驗(yàn)指進(jìn)行相關(guān)插入試驗(yàn)后不能觸碰到危險(xiǎn)帶電部件,開(kāi)孔形狀設(shè)計(jì)成百葉窗等形式確保異物無(wú)法通過(guò)開(kāi)孔進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。 1.3 接觸電流和斷電插頭放電量 接觸電流指當(dāng)人體接觸設(shè)備的一個(gè)或一個(gè)以上可觸及零部件時(shí)通過(guò)人體的電流。為了確定端子的零部件或接觸件是否危險(xiǎn)帶電,接觸電流在任意一個(gè)零部件或接觸件與試驗(yàn)時(shí)所用的電源適配器的任意一級(jí)之間進(jìn)行測(cè)量。使用GB8898的附錄D規(guī)定的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)測(cè)量接觸電流,對(duì)于交流如果U1>35V(峰值)以及U2>0.35V(峰值)或者對(duì)于直流U1>1V,就認(rèn)為端子的零部件或接觸件是危險(xiǎn)帶電的。大量試驗(yàn)表明,在隔離元件中,通過(guò)跨接在初次級(jí)間的Y電容的漏電流對(duì)整機(jī)的接觸電流貢獻(xiàn)很大。電容量越大,電壓越高,接觸電流也就越大。 因此,在解決電磁兼容共模干擾問(wèn)題的同時(shí),有效減少電容中的漏電流,將整機(jī)接觸電流控制在標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi),是工程師們?cè)O(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 對(duì)預(yù)定要用電源適配器插頭與電網(wǎng)電源連接的設(shè)備,其設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)確保在插頭從電源插座拔出2s后,當(dāng)接觸插頭的插腳或插銷(xiāo)時(shí),不得因電容器存儲(chǔ)的電荷而產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。插頭放電實(shí)際上是考核跨接在火線(xiàn)和零線(xiàn)之間的X電容的放電能力。X電容兩端的電壓為 Uc=U0×e- t/rc 式中:Uc為X電容兩端的電壓,t為放電時(shí)間,r為放電電阻阻值,C為X電容容量,U0為初始時(shí)刻X電容兩端的電壓,等于電網(wǎng)電源適配器電壓。 從方程中可以看出,提高放電電阻阻值以及X電容容量可以加快X電容放電。由于電磁兼容差模干擾測(cè)試對(duì)X電容的電容量有要求,不能盲目減少X電容的電容量,因此,工程師設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要在解決電磁兼容差模干擾、減少元件使用成本等問(wèn)題基礎(chǔ)上合理地減小放電電阻阻值。 1.4 電氣間隙和爬電距離 電氣間隙的尺寸應(yīng)當(dāng)確保進(jìn)入設(shè)備的瞬態(tài)過(guò)電壓和設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的峰值電壓不會(huì)擊穿該電氣間隙;爬電距離的尺寸應(yīng)該確保在給定的工作電壓和污染等級(jí)下不會(huì)出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)或擊穿,它們是安規(guī)認(rèn)證中最重要的的項(xiàng)目之一。 電源適配器電源板中零線(xiàn)和火線(xiàn)之間的最短距離要滿(mǎn)足基本絕緣的要求,保險(xiǎn)絲兩個(gè)引腳之間的最短距離要滿(mǎn)足基本絕緣的要求,初級(jí)電路和次級(jí)電路之間的距離要滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣的要求,并且需要選用滿(mǎn)足雙重絕緣或者加強(qiáng)絕緣要求的元件(比如Y電容、變壓器、光耦)進(jìn)行隔離。對(duì)于一類(lèi)設(shè)備而言,危險(xiǎn)帶電部件與接地金屬外殼、螺釘、端子等可接觸零部件之間的距離要滿(mǎn)足基本絕緣要求,與未接地的金屬外殼、螺釘、端子等可接觸零部件之間的距離要滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣要求。對(duì)于二類(lèi)設(shè)備而言,危險(xiǎn)帶電部件與金屬外殼、螺釘、端子等可接觸零部件之間的距離要滿(mǎn)足基本絕緣要求。對(duì)變壓器進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查,初級(jí)線(xiàn)圈與鐵芯之間的距離要滿(mǎn)足基本絕緣要求,次級(jí)線(xiàn)圈與鐵芯之間的距離要滿(mǎn)足附加絕緣要求,初級(jí)線(xiàn)圈與次級(jí)線(xiàn)圈之間的距離要滿(mǎn)足加強(qiáng)絕緣要求。 1.5 防火 設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能做到防止著火和火焰的蔓延,并且不得對(duì)設(shè)備的周?chē)鹬鸬奈kU(xiǎn)。 建議采取下列措施來(lái)實(shí)現(xiàn): 1)在設(shè)備的設(shè)計(jì)上和生產(chǎn)上采用良好的技術(shù)措施,以避免產(chǎn)生潛在引燃源; 2)與潛在引燃源臨近的內(nèi)部零部件使用低可燃性的材料; 3)采用防火防護(hù)外殼限制火焰蔓延。距潛在引燃源的距離和相應(yīng)的可燃性等級(jí)見(jiàn)表。 表1 距潛在引燃源的距離和相應(yīng)的可燃性等級(jí) 2 結(jié)語(yǔ) 隨著音頻功放產(chǎn)品在我國(guó)的普及,接觸音頻功放設(shè)備的用戶(hù)也越來(lái)越多,產(chǎn)品的安全性能顯得尤為重要。本文結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)音頻功放設(shè)備的安規(guī)測(cè)試和認(rèn)證中遇到的問(wèn)題進(jìn)行了深入剖析,提出了解決問(wèn)題的辦法,希望制造廠商在提高產(chǎn)品性能、打造自身品牌的同時(shí),特別要重視影響到千萬(wàn)用戶(hù)生命安全的質(zhì)量問(wèn)題。
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| 發(fā)布時(shí)間:2018.10.12 來(lái)源:電源適配器廠家 |
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