淺析限流電路

摘要：本文結合GB4943.1-2011《信息技術設備 安全第一部分：通用要求》標準對限流電路的作用及含義，評測要素，適用場合，測試方法及應用實例等四個方面進行闡述。

關鍵詞：電擊；限流電路；SELV

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.9.007

引言

限流電路即“作了適當的設計和保護的電路，使得在正常工作條件下和單一故障條件下，能從該電路流出的電流是非危險的電流”。單一故障即包括任何絕緣（雙重絕緣或加強絕緣除外）或任何元器件（具有雙重絕緣或加強絕緣的元器件除外）的失效，如：半導體器件和電容器的短路和開路，使集成電路形成功耗過大的內部故障，一次電路的載流零部件和可觸及的導電零部件之間的基本絕緣失效等。同時，GB4943.1-2011標準中還提到“允許操作人員接觸限流電路中的裸露零部件”，所以，限流電路是一個沒有危險的電路，是允許操作人員觸及的電路。本文從評測要素、適用場合、測試方法、應用實例等四個方面來對限流電路逐一進行闡述。

表1 頻率與限流電路限值關系

表2 電路電壓與相應電容量限值關系

圖1 測量儀器

圖2 替換的測量儀器

評測要素

標準中規定限流電路需考慮以下幾個要素：電路頻率和電流，電路電壓和電容量，電路的互聯要求。

頻率和電流

在限流電路中的任何兩個零部件之間或任何這樣的零部件與地之間接一個無感電阻器（2000Ω土10%），無感電阻器是人體模擬電阻，流過該電阻器的穩態電流應滿足表1要求。從表一中可以看出，當電路中頻率f不超過1kHz時，測得的穩態電流應不超過0.7mA峰值或2mA直流值；當電路中頻率f大于1kHz時，測得的穩態電流限值為0.7乘以kHz為單位的頻率值，但應不超過70mA峰值，見表1。

當然，標準中允許使用圖1中的測量儀器代替無感電阻器，測量電壓值U2 ，電流值是用測量的電壓值U2除以500計算得到的，計算值不應超過0.7mA峰值。也允許在使用圖2替換的測量儀器時，測得的電流值不超過0.7mA峰值。

電壓和電容量

電容器放電過程具有瞬態特性，限流電路根據電容器的儲存電荷量或者儲存能量來判斷對人體是否具有電擊危險。由表2可知，當電壓不超過0.45 kV時，電路電容量應不超過0.1mF；當電壓大于0.45kV，不超過15kV時，電路電容量應不超過(45/U) nF；當電壓大于15kV時，電路電容量應不超過 (700/U2)nF。表2中限值45/U相當于儲存電荷量45μC，限值700/U2相當于存儲350J的能量。由此可見，限制電容量本質上是對電容器儲存電荷量或儲存能量的限制，進而起到防觸電保護作用。

互聯要求

限流電路允許由其他電路供電或連接到其他電路，但需滿足兩個條件：一是正常工作條件下，限流電路滿足上述的限值要求；而且當限流電路中或限流電路所連接的其他電路中的任何元器件或絕緣發生單一失效時，限流電路應當持續滿足上述的限值要求。限流電路的可觸及零部件與其他電路的隔離應當符合SELV電路的要求。SELV電路是作了適當的設計和保護的二次電路，使得在正常工作條件下和單一故障條件下，它的電壓值均不會超過安全值的電路。如在正常工作條件下，任何兩個導體之間和任何一個這樣的導體和地之間的電壓不得超過42.4V交流峰值或60V直流值；在單一故障時，任何兩個導體之間和任何一個這樣的導體與地之間的電壓經過200ms后不得超過42.4V交流峰值或60V直流值，此外電壓不得超過71V交流峰值或120V直流值。SELV電路所呈現的電壓是可以接觸的安全電壓。

適用場合

如果可觸及的導電零部件或電路與其他零部件是通過雙重絕緣或加強絕緣來隔離的，而這些絕緣上又橋接有電容器或電阻器，則這些可觸及的零部件或電路應符合限流電路的要求。另外，在一些液晶顯示器和液晶電視中含有逆變器的電路也應符合限流電路的要求。

表3 CN801輸出測試結果

圖3 I類顯示器逆變輸出電路

測試方法

對于存在有橋接電容或橋接電阻的限流電路的測試步驟如下：

1、測量橋接電容或橋接電阻兩管腳之間的等效電容量，以及電壓U；

2、將無感電阻（2000Ω土10%）串接在橋接電容或橋接電阻的次級端；

3、測出電阻兩端的電壓及頻率；

4、計算出流過電阻的電流，參照表1，由測得的頻率f計算出電流限值；

5、比較測量值和限值，同時根據測得的電壓U判斷電路的電容量是否超過限值，從而判斷該電路是否符合限流電路的要求；

6、施加單一故障，重復步驟1-5，測出在單一故障條件下，限流電路是否仍滿足限值的要求。

對于含有逆變器的限流電路的測試方法同上述存在有橋接電容或橋接電阻的限流電路的測試方法一致。

應用實例

下面，我們就來看一個典型的應用實例，圖3所示的是一個I類顯示器逆變電路，圖中PT801為逆變變壓器，CN801為其一逆變輸出端子。CN801的電壓超過交流峰值42.4V或直流值60V，即超過SELV電路限值電壓，但經過合理的限流設計后，該逆變輸出端仍是可觸及的。接下來，我們就用上述方法進行測試來驗證，測試值見表3，顯然表中的穩態電流均小于電流限值，我們同樣還可測出該電路其他逆變輸出端子CN802、CN803、 CN804的穩態電流也都小于相應的電路電流限值，測試結果在此不一一詳述。根據評測要素綜合判定該逆變電路滿足限流電路要求，是可以觸及的安全電路。