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)人體接觸到兩個或多個可觸及零部件或接觸一個可觸及零部件和地時，通過人體的電流就是接觸電流。接觸電流過大會對人體造成損傷，因此需將接觸電流控制在一個安全的限值內(nèi)，以大大降低使用和維修人員有意或無意觸摸到可觸及零部件時帶來的傷害。現(xiàn)行國家強(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算機(jī)使用；一臺電源適配器，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，很難界定一個產(chǎn)品清晰可劃分在哪一個領(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)某一個標(biāo)準(zhǔn)檢測是合格的，但依據(jù)另一個標(biāo)準(zhǔn)檢測是不合格的。

IEC/TC 108 國際電工委員會“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”早在2010 基于音視頻類和信息技術(shù)類產(chǎn)品的兩個重要標(biāo)準(zhǔn)IEC 60065 和IEC 60950-1，針對不同危險能量源規(guī)定了不同安全防護(hù)要求的理念，制定了一個新標(biāo)準(zhǔn)——IEC 62368-1：2018［3］。目前，最新版是于2018 年發(fā)布的第3 版，同時對應(yīng)的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換工作現(xiàn)在也已接近尾聲。隨后，對應(yīng)的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)也會正式發(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)備的檢測標(biāo)準(zhǔn)。

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

1.1 試驗(yàn)電路及測量網(wǎng)絡(luò)

針對我國的配電系統(tǒng)，接觸電流的試驗(yàn)電路按照圖1 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)測量感知電流/反應(yīng)電流的時候，測量網(wǎng)絡(luò)如圖2 所示；當(dāng)測量擺脫電流的時候，測量網(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）的測量網(wǎng)絡(luò)

圖3 加權(quán)接觸電流（擺脫電流）的測量網(wǎng)絡(luò)

1.2 未接地的可觸及零部件接觸電流的測量程序

測量時，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、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）。測量時應(yīng)保持圖1 試驗(yàn)電路的試驗(yàn)開關(guān)L、N 和e接通，測量網(wǎng)絡(luò)的A 端依次連接到每個未接地的和導(dǎo)電的可觸及零部件和電路上。對于可觸及的非導(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)行測量。

1.3 接地的可觸及零部件接觸電流的測量程序

對一個接地的可觸及導(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）。考慮到我國配電系統(tǒng)的實(shí)際情況，測量時通常只需設(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)體原封不動的情況下，以正常極性和相反極性（開關(guān)p）進(jìn)行測量。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 級電能量源（ES1）、2 級電能量源（ES2）和3 級電能量源（ES3）3 類。不同電能量源對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），但測量網(wǎng)絡(luò)有所不同。GB 8898—2011［1］的測量網(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)的測量網(wǎng)絡(luò)

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

2.2 測量程序

GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)未給出具體測量程序，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］的測量程序?yàn)椋簩τ斜Ｗo(hù)接地連接或功能接地連接的設(shè)備，測量儀器的A 端應(yīng)當(dāng)通過測量開關(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，測量網(wǎng)絡(luò)的A 端應(yīng)當(dāng)通過測量開關(guān)s依次連接到每個不接地的或非導(dǎo)電的可觸及零部件上和每個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。

通過對比可知，3 個標(biāo)準(zhǔn)的測量程序都出自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，對應(yīng)限值減半。對I 類結(jié)構(gòu)的設(shè)備，對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

通過對比可知：對于測量值來說，GB 8898—2011［1］標(biāo)準(zhǔn)測量值更加偏重于電壓值，GB 4943.1—2011［2］測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

IEC 62368-1：2018［3］標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)電路、測量網(wǎng)絡(luò)、測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)計上的困擾。