音視頻、信息技術(shù)及通信技術(shù)設(shè)備接觸電流試驗(yàn)分析

張宇平，高宏偉，劉 立，蘇啟孟

（國(guó)家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100015）

0 引 言

當(dāng)人體接觸到兩個(gè)或多個(gè)可觸及零部件或接觸一個(gè)可觸及零部件和地時(shí)，通過人體的電流就是接觸電流。接觸電流過大會(huì)對(duì)人體造成損傷，因此需將接觸電流控制在一個(gè)安全的限值內(nèi)，以大大降低使用和維修人員有意或無(wú)意觸摸到可觸及零部件時(shí)帶來的傷害。現(xiàn)行國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 8898—2011（音視頻類）［1］和GB 4943.1—2011（信息技術(shù)類）［2］中，接觸電流作為一項(xiàng)重要的測(cè)量項(xiàng)目，有多方面具體要求。

隨著技術(shù)的發(fā)展，多功能產(chǎn)品越來越多。例如，一臺(tái)配備了OPS 電腦的液晶電視，既可以作為音視頻類的電視機(jī)使用，也可以作為信息類的一體式計(jì)算機(jī)使用；一臺(tái)電源適配器，既可以為音視頻類的藍(lán)牙音箱充電，也可以為通信技術(shù)類的手機(jī)充電。因此，很難界定一個(gè)產(chǎn)品清晰可劃分在哪一個(gè)領(lǐng)域，導(dǎo)致音視頻、信息技術(shù)及通信技術(shù)的界限越來越模糊。GB 8898—2011［1］（音視頻類）和GB 4943.1—2011（信息技術(shù)類）［2］之間存在標(biāo)準(zhǔn)差異，導(dǎo)致一些多功能產(chǎn)品依據(jù)某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)是合格的，但依據(jù)另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)是不合格的。

IEC/TC 108 國(guó)際電工委員會(huì)“音/視頻、信息技術(shù)和通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)電子產(chǎn)品的安全技術(shù)委員會(huì)”早在2010 基于音視頻類和信息技術(shù)類產(chǎn)品的兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)IEC 60065 和IEC 60950-1，針對(duì)不同危險(xiǎn)能量源規(guī)定了不同安全防護(hù)要求的理念，制定了一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)——IEC 62368-1：2018［3］。目前，最新版是于2018 年發(fā)布的第3 版，同時(shí)對(duì)應(yīng)的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換工作現(xiàn)在也已接近尾聲。隨后，對(duì)應(yīng)的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)正式發(fā)布，逐步取代現(xiàn)有 的GB 8898—2011［1］和GB 4943.1—2011［2］標(biāo)準(zhǔn)，成為音視頻、信息技術(shù)和通信技術(shù)設(shè)備的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

1 IEC 62368-1：2018 標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)量接觸電流的試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)電路及測(cè)量網(wǎng)絡(luò)

針對(duì)我國(guó)的配電系統(tǒng)，接觸電流的試驗(yàn)電路按照?qǐng)D1 進(jìn)行連接。需要注意，按照電流通過人體的不同生理反應(yīng)，可將電流分為感知電流/反應(yīng)電流、擺脫電流和致命電流3 種。

IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)中，接觸電流包含感知電流/反應(yīng)電流和擺脫電流。當(dāng)測(cè)量感知電流/反應(yīng)電流的時(shí)候，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)如圖2 所示；當(dāng)測(cè)量擺脫電流的時(shí)候，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)如圖3 所示。

圖1 接到星形TN 或TT 系統(tǒng)的單相設(shè)備的試驗(yàn)配置

圖2 加權(quán)接觸電流（感知電流/反應(yīng)電流）的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)

圖3 加權(quán)接觸電流（擺脫電流）的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)

1.2 未接地的可觸及零部件接觸電流的測(cè)量程序

測(cè)量時(shí)，考慮設(shè)備額定電壓的上下限、容差以及最不利頻率（頻率不考慮容差）的組合。在設(shè)備正常工作條件下（包括電源開關(guān)的接通、斷開、等待、啟動(dòng)、預(yù)熱以及操作人員的控制件的任意設(shè)置，電源電壓設(shè)置控制件除外）、異常工作條件下以及單一故障條件下（安全防護(hù)故障除外），測(cè)量接觸電壓和接觸電流（感知電流/反應(yīng)電流和擺脫電流）。測(cè)量時(shí)應(yīng)保持圖1 試驗(yàn)電路的試驗(yàn)開關(guān)L、N 和e接通，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的A 端依次連接到每個(gè)未接地的和導(dǎo)電的可觸及零部件和電路上。對(duì)于可觸及的非導(dǎo)電零部件，使用IEC 60990：2016 中5.2.1 規(guī)定的金屬箔進(jìn)行試驗(yàn)。單相設(shè)備應(yīng)以正常極性和相反極性（開關(guān)p）進(jìn)行測(cè)量。

在基本安全防護(hù)或附加安全防護(hù)的單一故障條件包括IEC 60990：2016 中6.2.2.2 的故障條件下，接觸電壓或接觸電流（擺脫電流）應(yīng)當(dāng)從所有未接地的可觸及導(dǎo)電零部件進(jìn)行測(cè)量。沒有可靠接地的單項(xiàng)設(shè)備應(yīng)在斷開保護(hù)地（e 開關(guān)）的情況下，以正常極性和相反極性（開關(guān)p）進(jìn)行測(cè)試。需要注意的是，不適用于可靠接地的設(shè)備是指設(shè)備永久或通過工業(yè)用插頭和插座連接到電源上的設(shè)備。

對(duì)于可觸及的非導(dǎo)電零部件，使用模擬人手的10 cm×20 cm 的金屬箔（用于粘合金屬箔的膠應(yīng)該是導(dǎo)電的）進(jìn)行測(cè)量。

1.3 接地的可觸及零部件接觸電流的測(cè)量程序

對(duì)一個(gè)接地的可觸及導(dǎo)電零部件，應(yīng)當(dāng)在電源連接故障后測(cè)量接觸電流。故障按IEC 60990：2016 的6.2.2 的規(guī)定設(shè)置（不含6.2.2.8）。考慮到我國(guó)配電系統(tǒng)的實(shí)際情況，測(cè)量時(shí)通常只需設(shè)置IEC 60990：2016 的6.2.2.2 和6.2.2.3 的故障條件即可，測(cè)量接觸電流的擺脫電流。單相設(shè)備應(yīng)將中線斷開（開關(guān)n），在接地導(dǎo)體原封不動(dòng)的情況下，以正常極性和相反極性（開關(guān)p）進(jìn)行測(cè)量。該條款不適用于裝有能斷開電源所有各極的開關(guān)或其他斷開裝置的設(shè)備，如器具耦合器作為斷開裝置的設(shè)備。

1.4 限值要求

IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)接觸電流的限值，考慮了人員和電能量源兩個(gè)方面。人員分為一般人員、受過培訓(xùn)的人員和熟練技術(shù)人3 類。電能量源分為1 級(jí)電能量源（ES1）、2 級(jí)電能量源（ES2）和3 級(jí)電能量源（ES3）3 類。不同電能量源對(duì)不同人員的安全防護(hù)要求不同：ES1 和所有人員之間都不需要安全防護(hù)；ES2 和一般人員之間需要基本安全防護(hù)，和受過培訓(xùn)的人員需要預(yù)防性安全防護(hù)，和熟練技術(shù)人員需要技能性安全防護(hù)；ES3 和一般人員及受過培訓(xùn)的人員之間需要雙重或加強(qiáng)安全防護(hù)，和熟練技術(shù)人員需要技能性安全防護(hù)。因此，需要根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用情況和不同電能量源的限值確定接觸電流的限值。不同電能量源的限值如表1 所示。

2 與GB 8898—2011 和GB 4943.1—2011 標(biāo)準(zhǔn)的主要差異

2.1 試驗(yàn)電路及測(cè)量網(wǎng)絡(luò)

GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)電路與IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)完全相同（見圖1），但測(cè)量網(wǎng)絡(luò)有所不同。GB 8898—2011［1］的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)見圖4。

GB 4943.1—2011［2］標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)電路見圖5，而GB 4943.1—2011［2］的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)與IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)中部分要求相同（見圖2）。

通過對(duì)比可知，IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)電路與GB 8898—2011［1］、GB 4943.1—2011［2］標(biāo)準(zhǔn)基本相同，但測(cè)量網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了很大變化，刪去了GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)中采用的未加權(quán)的接觸電流，并增加了GB 8898—2011［1］和GB 4943.1—2011［2］標(biāo)準(zhǔn)都未采用的加權(quán)接觸電流（擺脫電流）。

表1 DC 和AC ≤1 kHz 電能量源的限值

圖4 GB 8898—2011 標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)

圖5 GB 4943.1—2011 標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)電路

2.2 測(cè)量程序

GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)未給出具體測(cè)量程序，而是引用了整份GB/T 12113—2003（等同采用IEC 60990）標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。

GB 4943.1—2011［2］的測(cè)量程序?yàn)椋簩?duì)有保護(hù)接地連接或功能接地連接的設(shè)備，測(cè)量?jī)x器的A 端應(yīng)當(dāng)通過測(cè)量開關(guān)s 連接到EUT 的電源保護(hù)接地端子上，接地導(dǎo)體開關(guān)e 打開。試驗(yàn)還應(yīng)當(dāng)在所有的設(shè)備上進(jìn)行，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的A 端應(yīng)當(dāng)通過測(cè)量開關(guān)s依次連接到每個(gè)不接地的或非導(dǎo)電的可觸及零部件上和每個(gè)不接地的可觸及電路上，接地導(dǎo)體的開關(guān)e 關(guān)閉。此外，對(duì)單相設(shè)備，試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)?shù)箵Q極性（開關(guān)p1）重復(fù)進(jìn)行。

通過對(duì)比可知，3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量程序都出自GB/T 12113—2003（等同采用IEC 60990）標(biāo)準(zhǔn)。方法上雖然沒有本質(zhì)區(qū)別，但I(xiàn)EC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)中只引用了與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品相關(guān)的測(cè)量方法，而非如GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)完全引用GB/T 12113—2003 標(biāo)準(zhǔn)的所有內(nèi)容，且未對(duì)一些完全不適用的條款加以說明。

2.3 限值要求

GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)的限值，如表2 所示。在熱帶氣候條件下，對(duì)應(yīng)限值減半。對(duì)I 類結(jié)構(gòu)的設(shè)備，對(duì)地接觸電流的有效值不得大于3.5 mA。

GB 4943.1—2011［2］標(biāo)準(zhǔn)的接觸電流按公式“接觸電流=U2（有效值）÷500”計(jì)算，限值見表3。

表2 GB 8898—2011 標(biāo)準(zhǔn)的電壓限值

表3 GB 4943.1—2011 標(biāo)準(zhǔn)的最大電流限值

通過對(duì)比可知：對(duì)于測(cè)量值來說，GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值更加偏重于電壓值，GB 4943.1—2011［2］測(cè)量值則僅考慮了電流值，而IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)則分別考慮了電壓值和電流值；對(duì)于限值來說，GB 8898—2011［1］僅考慮了產(chǎn)品是否有保護(hù)接地并分別給出了限值，GB 4943.1—2011［2］標(biāo)準(zhǔn)是從產(chǎn)品是否有保護(hù)接地以及產(chǎn)品類型兩方面分別給出限值，而IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)則是通過分析人員和電能量源兩個(gè)方面做到了具體問題具體分析，然后根據(jù)實(shí)際情況給出了限值。

3 結(jié) 語(yǔ)

IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)電路、測(cè)量網(wǎng)絡(luò)、測(cè)量程序及限值要求方面，相比GB 8898—2011［1］和GB 4943.1—2011［2］更加完善，也使同時(shí)具有音視頻、信息技術(shù)及通信技術(shù)功能的多功能產(chǎn)品有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，解決了音視頻、信息技術(shù)及通信技術(shù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)之間的差異問題，消除了產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的困擾。