电源插头放电安规要求分析

使用离线电源的电子设备插头放电过程分析
一:概述
为了抑制电磁干扰,现代电子设备一般都会在电源线的L极和N极之间并联一个X电容。由于X电容的存在,使得拔掉电源插头后一定的时间内,插头上会有一个剩余电压,根据GB9706.1标准,在拔掉电源后1秒,插头引脚之间,引脚和外壳之间的电压不得超过60V,或者放电能量不大于2毫焦,就可以认为电源插头上的剩余电压对人体是安全的。
二:关于交流供电
电被发明以来,相当长的时间都存在使用直流还是交流供电的争论,爱迪生主张使用直流供电,特斯拉则主张使用交流供电。由于交流电具有便于传输和升降压的优点,以及异步电动机的大量应用,现在的市电普遍都是交流电。
绿隔热玻璃交流电就是指电流的方向周期性的改变的电源,特指我们现在使用的正弦交流电,波形如下:
Um
www.621mm1/2T T 图1
-Um
电伴热管缆如上图所示,电源电压在一个周期T内,随时间变化,前半个周期电压从0上升到峰值Um,然后回到0,后半个周期从0反向上升到-Um,到一个周期T时,电压再次回到0。如此周而复始,对于频率为50HZ的交流电源,周期T等于20毫秒。
三:拔掉电源插头的瞬间发生了什么?
当电源插头接如交流电源后,电子设备内的X电容即与电源连通,X电容上的电压与电源同步,按正弦规律变化,所以电源插头上的剩余电压,和拔掉电源插头的时机有关,如果在周期0和1/2T或者T时刻拔掉电源插头,则剩余电压为0,如果在1/4T时刻或3/4T时刻拔掉电源插头,则剩余电压最大,分别为Um或-Um。在一些电源电压不稳定的地区,交流电压的有效值Urms甚至高达265V,根据Um=√2Urms,断开插头的瞬间,剩余电压最大可能为265V*√2=374.8V,后续为方便计算,取整数375V。
四:断开电源后,插头上剩余电压的衰减过程。
图2
见上图,电网电压有效值为265V时,并且刚好在峰值电压时断开电源,并且电子设备处于待机状态,此时为最坏情况,CX上的峰值电压为375V,并且只能通过R1放电。如果在正波峰时断电,则插头电压衰减波形如图3所示:
Um
图3防火拉链
如果在负波峰时断电,则插头衰减波形如图4所示:手动胶
图4
-Um
由图3和图4可见,插头上的剩余电压在断电瞬间最大,然后按指数规律迅速衰减。剩余电
压随时间的变化规律为U=Um∗e
。式中Um为断开时的峰值电压375V,U为剩余电压,
过滤减压器R为图2中放电电阻R1的值,C为图2中安规电容CX的值。t为断电后经过的时间。
现客户要求断电1秒后,剩余电压小于等于34V,在中小功率电源CX=0.22微法时,计按上式计算可得出R=1.89兆欧时,刚好在1秒后放电到34V,为了留足余量,我司的电源上R1取值为1兆欧,电阻变小,放电速度更快,峰值375V时,1秒后剩余电压仅为3.98V,不到4V,绝对是没有问题的。
五:测试说明
为了避免测试议器的内电阻对测量结果的影响,测试探头都是高内阻的,容易感应到电磁干扰。在图2中,断电后,电解电容EC1上的直流高压,虽然由于四个二极管D1-D4的阻断,不会返回到电源插头上,但由于MOS管的PWM信号还没有消失,高频信号可能会感应到电源插头上,需要使探头接触良好,做好屏蔽。如果测得的放电波形不是图3和图4所示波形,而是一个高频振荡信号,必然是干扰信号,必要时打开测试仪器的滤波功能。六:特例
1,按GB9706.1标准,CX电容小于或等于0.1微法时,不做线间电压试验,直接认为剩于电压和剩余能量满足安规要求。
2,有些产品没有EMC要求的,并没有安装CX电容,可以认为CX电容等于0微法,断电瞬间剩余电压即为0。如果测到竟然还有电压,应考虑测试方法和读数是否准确。
中山市东凤镇鸿湖电子电器厂
高原
2018年01月18日

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