電子電氣安規分析

袁行超，郭正銘

（四川省電子產品監督檢驗所，成都 610000）

引言

目前電子電氣產品廣泛走進人們日常生活中，其安全與使用者、牲畜或財產息息相關；需滿足按照電氣產品的設計用途使用時，不會因產品安全而構成危害和損失。

產品安全中的安全是相對的，僅是一個定性的而不是絕對的概念，安全與否并沒有一個明確且清晰的界限。因此評定一個產品安全性是一個定性的過程，沒有一個嚴格的界限。世界各國組織為了能夠對電子電氣產品的安全性有一個自己的結論，必須有一個明確的檢測方法及定性指標，由此就產生了各種指令與標準。

1 常見安全問題及處理措施

安全都是相對的，沒有絕對的安全，安全的相對性表現在兩個方面：一方面是風險程度；一方面是基礎條件。產品安全設計的目的都是將各種危險造成的傷害或危害的危險減少到最低，直到可以接受的程度來達到安全。在產品設計或整改過程中從能量源、傳播途徑、人體三個部分進行考慮，就能解決產品的安全相關問題。

下面介紹幾個重點關注的安全問題：電擊；與能量有關的危險、著火、與熱有關的危險；化學危險；機械危害；輻射。

1）電能的危害主要是指電擊，而電擊是由于電流通過人體而造成的，其引起的生理反應取決于電流值的大小和持續時間及其通過人體的路徑，因此在產品設計時一定要考慮有效的安全防護措施。為了防止使用人員遭到電擊，通常要有兩級保護，且產品要同時滿足正常工作條件、單一故障狀態下使用都不能引起電擊危險。例如設計產品時，要充分考慮其泄漏電流，以防泄漏電流過大而對使用者造成危害。而泄漏電流的關鍵又在于產品使用的隔離Y電容，因此選取適當規格的隔離Y電容便是重中之重。

2）電能的次要危害是與能量有關的危險，其原因是由于大電流或大電容電路的相鄰電極間短路時可能導致的傷害或著火，減小這種危險常見的方法有：隔離、屏蔽、提供警告標識、使用安全聯鎖裝置。因為如果產品在短時間內釋放過高能量，由電能轉換成熱能，使可燃材料發熱，就有可能引燃材料并燃燒起來，所以防火也是電子電氣產品一個重要安全指標。電子電氣產品發生火災常有兩種情況：產品自身作為火源直接引起的火災及產品使用中過熱等其它原因引起。不管是直接火源還是過熱等引起的，我們都可以把著火分為三個關鍵元素：能量源、能量傳遞方式、可燃材料。我們要進行產品防火設計時，就必須考慮到這三點。在設計之初就充分考慮產品結構的安全，然后輔以合理的隔離以及屏蔽，最后在材料選擇時使用滿足阻燃要求的元件，這樣就能使產品不會有能量相關的危險。常見的能量相關危險的例子就是電池的使用。電池的種類有很多，一般我們所使用的大致分類為：可充電電池、不可充電電池。當代生活當中有很多產品都帶有電池，如果在使用時電池安裝錯誤（不可充電池和充電電池混淆），給不可充電電池充電；或者是安裝時極性錯誤，反向充電；又或者是產品因為某單一故障造成電池的過載、過放等情況時，都可能導致電池過熱進而引發火災。

3）產品當中的化學危害主要是指接觸某些化學物品或吸入它們的氣體和煙霧可能會造成傷害。這種危害對人體的傷害更直接，可能造成皮膚、器官受損，甚至中毒，因此防止這種危害的基本安全防護是避免使用容易產生化學反應的消耗性材料，并且提供安全結構的容器，然后再提供附加安全防護，比如防溢灑容器、安全聯鎖裝置、安全警告標識等措施。

4）動能危害主要是指人體部位與產品及零部件發生碰撞時，動能傳遞到人體而引起的傷害。而導致這種傷害的原因一般是由于產品的銳邊銳角、運動部件、不穩定等，例如產品內部直接與電源電網連接的電源線與尖銳的部件未做固定而產生摩擦，未做安全防護的散熱風扇等。要想減少此類傷害，有效的方法是倒圓邊角，安全聯鎖裝置，還有警告標識等。

5）輻射危害主要是產品產生的某種輻射會對使用和維修人員造成傷害。主要的示例有高強度光和激光輻射、聲波輻射、射頻輻射、電離輻射等，能防止此類危害的方法包括：限制潛在輻射源的能量等級，屏蔽輻射源，加裝屏蔽罩或使用隔板，使用安全聯鎖裝置，以及警告標識等。

2 不同標準中相關規定和區別分析

各國現行的安規標準對“安全”的目標都是一致的，都是盡可能的構造一個安全的環境，即產品在生產、存儲、運輸、使用、直到報廢等各個時間段都盡可能的不會對使用者、牲畜或財產等構成危害或損傷，但是結合各國的國情而各有差異，下面主要介紹是歐盟、北美、國內現行主流的一些安規指令及標準：

1）歐盟目前最新的指引指令為：2014/35/EU（低壓電氣指令）。其描述為：Electrical equipment may be made available on the Union market，only if having been constructed in accordance with good engineering practice in safety matters in force in the Union, it does not endanger the health and safety of persons and domestic animals, or property, when properly installed and maintained and used in applications for which it was made. 其充分表述為：在正確安裝、維護及使用時，不會危害人員和家畜或財產的健康和安全。現行安規標準有IEC 62368-1、IEC 60950、IEC 60065、IEC 60335-1等。IEC 62368-1Audio/video,information and communication technology equipment Part 1: Safety requirements《音頻、視頻、信息和通信技術設備 第1部分：安全要求》是將IEC 60950（等同采用GB 4943.1）、IEC 60065（等同采用GB 8898）兩個標準相結合，進行安全防護要求分析，其認為產品的危害來源于能量源，從而以能量源建立模型。

2）北美的安全標準主要是指美國的UL標準，如：UL 62368-1、UL 60950、UL 60065、UL 60335-1 等，其內容大體和IEC標準一致，只是有地區的細微差異。

3）國內首先從GB 19517-2009 《國家電氣設備安全技術規范》中表明了對安全的要求：為了期望在人、環境和產品之間的安全總水平得到最佳平衡，使電子電氣產品設計、制造、銷售和使用時最大程度減少對生命、健康和財產損害的風險，并達到可接受的水平，從而在細分的安規標準中進了詳細的要求。 國內常見標準主要是以IEC標準為基礎，考慮了我們國家的國情、地理、氣候、供電條件等差異而編制出GB 4943.1、GB 8898、GB 4706.1等標準。

其中GB 4943.1主要針對的是由電源電網供電或電池供電的額定電壓不超過600 V的信息技術設備，常見示例有：貨幣處理機、數據處理存儲設備、個人計算機、復印機等。GB 8898主要適用于由電網電源、電源設備、電池供電的額定電源電壓單相交流不超過250 V或直流電源不超過250 V，連接到非單相電源不超過交流433 V，預訂用來分別接受、產生、錄制或播放音頻、視頻和有關信號的電子設備，常見示例有：電視機、音頻功率放大器、有源音箱等。GB 4706.1主要適用于單相器具額定電壓不超過250 V，其他器具額定電壓不超過480 V的家用和類似用途電器的安全，常見示例有：電飯鍋、榨汁機、空調等。

表1 GB 4943.1-2011與GB 8898-2011具體差異

在實際的電子電氣設備安規檢測過程中，由于科技的進步，音視頻設備和信息設備的界限已經不是特別鮮明，經常出現功能上的交叉，進而容易引起認證標準的混淆。本次僅討論GB 8898和GB 4943.1的差異，這兩個標準有很多地方是相通的，但具體差異也很明顯，具體內容見表1。

3 實際案例

在實際測試過程中，常常出現將GB 4943.1-2011與GB 8898-2011條款混淆的情況，下面是兩個具體實例。

1）圖1是一臺液晶顯示器的銘牌照片。

本次只分析產品的電源規格信息。如果工程師不熟悉或者不仔細記錯標準，按照標準GB 8898中的第5.1條來判斷，銘牌信息沒有問題，只要標識了額定消耗功率或額定消耗電流其中之一均能滿足標準要求；但是此類產品實際是按照標準GB 4943.1的1.7條來判定，標準中只要求標識額定電流，故此銘牌不符合GB 4943.1要求。

2）圖2、3是一臺音柱（音頻播放器）的泄漏電流測試結果圖。

我們本次只分析產品按照不同標準測試時泄漏電流要求值的差異。按照標準GB 8898中的第9.1條要求，測試要求值是按照電壓峰值（圖2）來判定；如果按照標準GB 4943.1中的第5.1條要求，測試要求值是按照電流有效值（圖3）來判定。而此類產品實際是按照標準GB 8898的9.1條來判定，標準要求值是按照電壓峰值，所以在測試時，工程師要嚴格按照產品類別來測試，不然就會出現測試結果偏差，造成判定錯誤。

4 建議

電子電氣產品的安規項目檢測是復雜且繁瑣的過程，工程師在日常檢測過程中必須熟記標準及指令條款，針對確定的產品選擇對應的安全標準，抱以仔細的工作態度，做好個人防護，這樣測試時就不會對產品出現錯判、漏判現象，也不會對工程師自身安全產生危害，更不會對產品使用者造成傷害。

5 小結

電子電氣產品的安全與大家都息息相關，從產品的設計之初就要綜合考慮各種潛在的安全危害，了解熟悉安全的相關原理，使設計的產品首先能滿足相關地區標準要求，又能滿足市場需求，這樣對使用者、牲畜或財產都不會因產品安全問題而造成危害和損失。

圖1 一臺液晶顯示器的銘牌照片

圖2 泄漏電流測試結果圖1

圖3 泄漏電流測試結果圖2