電子電氣安規(guī)分析

袁行超，郭正銘

（四川省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所，成都 610000）

引言

目前電子電氣產(chǎn)品廣泛走進(jìn)人們?nèi)粘Ｉ钪校浒踩c使用者、牲畜或財(cái)產(chǎn)息息相關(guān)；需滿足按照電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)用途使用時(shí)，不會(huì)因產(chǎn)品安全而構(gòu)成危害和損失。

產(chǎn)品安全中的安全是相對(duì)的，僅是一個(gè)定性的而不是絕對(duì)的概念，安全與否并沒有一個(gè)明確且清晰的界限。因此評(píng)定一個(gè)產(chǎn)品安全性是一個(gè)定性的過程，沒有一個(gè)嚴(yán)格的界限。世界各國組織為了能夠?qū)﹄娮与姎猱a(chǎn)品的安全性有一個(gè)自己的結(jié)論，必須有一個(gè)明確的檢測(cè)方法及定性指標(biāo)，由此就產(chǎn)生了各種指令與標(biāo)準(zhǔn)。

1 常見安全問題及處理措施

安全都是相對(duì)的，沒有絕對(duì)的安全，安全的相對(duì)性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是風(fēng)險(xiǎn)程度；一方面是基礎(chǔ)條件。產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)的目的都是將各種危險(xiǎn)造成的傷害或危害的危險(xiǎn)減少到最低，直到可以接受的程度來達(dá)到安全。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或整改過程中從能量源、傳播途徑、人體三個(gè)部分進(jìn)行考慮，就能解決產(chǎn)品的安全相關(guān)問題。

下面介紹幾個(gè)重點(diǎn)關(guān)注的安全問題：電擊；與能量有關(guān)的危險(xiǎn)、著火、與熱有關(guān)的危險(xiǎn)；化學(xué)危險(xiǎn)；機(jī)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(yīng)取決于電流值的大小和持續(xù)時(shí)間及其通過人體的路徑，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮有效的安全防護(hù)措施。為了防止使用人員遭到電擊，通常要有兩級(jí)保護(hù)，且產(chǎn)品要同時(shí)滿足正常工作條件、單一故障狀態(tài)下使用都不能引起電擊危險(xiǎn)。例如設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，要充分考慮其泄漏電流，以防泄漏電流過大而對(duì)使用者造成危害。而泄漏電流的關(guān)鍵又在于產(chǎn)品使用的隔離Y電容，因此選取適當(dāng)規(guī)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(guān)的危險(xiǎn)，其原因是由于大電流或大電容電路的相鄰電極間短路時(shí)可能導(dǎo)致的傷害或著火，減小這種危險(xiǎn)常見的方法有：隔離、屏蔽、提供警告標(biāo)識(shí)、使用安全聯(lián)鎖裝置。因?yàn)槿绻a(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)釋放過高能量，由電能轉(zhuǎn)換成熱能，使可燃材料發(fā)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(chǎn)品一個(gè)重要安全指標(biāo)。電子電氣產(chǎn)品發(fā)生火災(zāi)常有兩種情況：產(chǎn)品自身作為火源直接引起的火災(zāi)及產(chǎn)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(gè)關(guān)鍵元素：能量源、能量傳遞方式、可燃材料。我們要進(jìn)行產(chǎn)品防火設(shè)計(jì)時(shí)，就必須考慮到這三點(diǎn)。在設(shè)計(jì)之初就充分考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的安全，然后輔以合理的隔離以及屏蔽，最后在材料選擇時(shí)使用滿足阻燃要求的元件，這樣就能使產(chǎn)品不會(huì)有能量相關(guān)的危險(xiǎn)。常見的能量相關(guān)危險(xiǎn)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(dāng)代生活當(dāng)中有很多產(chǎn)品都帶有電池，如果在使用時(shí)電池安裝錯(cuò)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(shí)極性錯(cuò)誤，反向充電；又或者是產(chǎn)品因?yàn)槟硢我还收显斐呻姵氐倪^載、過放等情況時(shí)，都可能導(dǎo)致電池過熱進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。

3）產(chǎn)品當(dāng)中的化學(xué)危害主要是指接觸某些化學(xué)物品或吸入它們的氣體和煙霧可能會(huì)造成傷害。這種危害對(duì)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(hù)是避免使用容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的消耗性材料，并且提供安全結(jié)構(gòu)的容器，然后再提供附加安全防護(hù)，比如防溢灑容器、安全聯(lián)鎖裝置、安全警告標(biāo)識(shí)等措施。

4）動(dòng)能危害主要是指人體部位與產(chǎn)品及零部件發(fā)生碰撞時(shí)，動(dòng)能傳遞到人體而引起的傷害。而導(dǎo)致這種傷害的原因一般是由于產(chǎn)品的銳邊銳角、運(yùn)動(dòng)部件、不穩(wěn)定等，例如產(chǎn)品內(nèi)部直接與電源電網(wǎng)連接的電源線與尖銳的部件未做固定而產(chǎn)生摩擦，未做安全防護(hù)的散熱風(fēng)扇等。要想減少此類傷害，有效的方法是倒圓邊角，安全聯(lián)鎖裝置，還有警告標(biāo)識(shí)等。

5）輻射危害主要是產(chǎn)品產(chǎn)生的某種輻射會(huì)對(duì)使用和維修人員造成傷害。主要的示例有高強(qiáng)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(jí)，屏蔽輻射源，加裝屏蔽罩或使用隔板，使用安全聯(lián)鎖裝置，以及警告標(biāo)識(shí)等。

2 不同標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)規(guī)定和區(qū)別分析

各國現(xiàn)行的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“安全”的目標(biāo)都是一致的，都是盡可能的構(gòu)造一個(gè)安全的環(huán)境，即產(chǎn)品在生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用、直到報(bào)廢等各個(gè)時(shí)間段都盡可能的不會(huì)對(duì)使用者、牲畜或財(cái)產(chǎn)等構(gòu)成危害或損傷，但是結(jié)合各國的國情而各有差異，下面主要介紹是歐盟、北美、國內(nèi)現(xiàn)行主流的一些安規(guī)指令及標(biāo)準(zhǔn)：

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(hù)及使用時(shí)，不會(huì)危害人員和家畜或財(cái)產(chǎn)的健康和安全?，F(xiàn)行安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)設(shè)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，進(jìn)行安全防護(hù)要求分析，其認(rèn)為產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)主要是指美國的UL標(biāo)準(zhǔn)，如：UL 62368-1、UL 60950、UL 60065、UL 60335-1 等，其內(nèi)容大體和IEC標(biāo)準(zhǔn)一致，只是有地區(qū)的細(xì)微差異。

3）國內(nèi)首先從GB 19517-2009 《國家電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范》中表明了對(duì)安全的要求：為了期望在人、環(huán)境和產(chǎn)品之間的安全總水平得到最佳平衡，使電子電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷售和使用時(shí)最大程度減少對(duì)生命、健康和財(cái)產(chǎn)損害的風(fēng)險(xiǎn)，并達(dá)到可接受的水平，從而在細(xì)分的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)了詳細(xì)的要求。 國內(nèi)常見標(biāo)準(zhǔn)主要是以IEC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，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(biāo)準(zhǔn)。

其中GB 4943.1主要針對(duì)的是由電源電網(wǎng)供電或電池供電的額定電壓不超過600 V的信息技術(shù)設(shè)備，常見示例有：貨幣處理機(jī)、數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)等。GB 8898主要適用于由電網(wǎng)電源、電源設(shè)備、電池供電的額定電源電壓?jiǎn)蜗嘟涣鞑怀^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(yù)訂用來分別接受、產(chǎn)生、錄制或播放音頻、視頻和有關(guān)信號(hào)的電子設(shè)備，常見示例有：電視機(jī)、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(jī)、空調(diào)等。

表1 GB 4943.1-2011與GB 8898-2011具體差異

在實(shí)際的電子電氣設(shè)備安規(guī)檢測(cè)過程中，由于科技的進(jìn)步，音視頻設(shè)備和信息設(shè)備的界限已經(jīng)不是特別鮮明，經(jīng)常出現(xiàn)功能上的交叉，進(jìn)而容易引起認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的混淆。本次僅討論GB 8898和GB 4943.1的差異，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有很多地方是相通的，但具體差異也很明顯，具體內(nèi)容見表1。

3 實(shí)際案例

在實(shí)際測(cè)試過程中，常常出現(xiàn)將GB 4943.1-2011與GB 8898-2011條款混淆的情況，下面是兩個(gè)具體實(shí)例。

1）圖1是一臺(tái)液晶顯示器的銘牌照片。

本次只分析產(chǎn)品的電源規(guī)格信息。如果工程師不熟悉或者不仔細(xì)記錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)GB 8898中的第5.1條來判斷，銘牌信息沒有問題，只要標(biāo)識(shí)了額定消耗功率或額定消耗電流其中之一均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；但是此類產(chǎn)品實(shí)際是按照標(biāo)準(zhǔn)GB 4943.1的1.7條來判定，標(biāo)準(zhǔn)中只要求標(biāo)識(shí)額定電流，故此銘牌不符合GB 4943.1要求。

2）圖2、3是一臺(tái)音柱（音頻播放器）的泄漏電流測(cè)試結(jié)果圖。

我們本次只分析產(chǎn)品按照不同標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)泄漏電流要求值的差異。按照標(biāo)準(zhǔn)GB 8898中的第9.1條要求，測(cè)試要求值是按照電壓峰值（圖2）來判定；如果按照標(biāo)準(zhǔn)GB 4943.1中的第5.1條要求，測(cè)試要求值是按照電流有效值（圖3）來判定。而此類產(chǎn)品實(shí)際是按照標(biāo)準(zhǔn)GB 8898的9.1條來判定，標(biāo)準(zhǔn)要求值是按照電壓峰值，所以在測(cè)試時(shí)，工程師要嚴(yán)格按照產(chǎn)品類別來測(cè)試，不然就會(huì)出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果偏差，造成判定錯(cuò)誤。

4 建議

電子電氣產(chǎn)品的安規(guī)項(xiàng)目檢測(cè)是復(fù)雜且繁瑣的過程，工程師在日常檢測(cè)過程中必須熟記標(biāo)準(zhǔn)及指令條款，針對(duì)確定的產(chǎn)品選擇對(duì)應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，抱以仔細(xì)的工作態(tài)度，做好個(gè)人防護(hù)，這樣測(cè)試時(shí)就不會(huì)對(duì)產(chǎn)品出現(xiàn)錯(cuò)判、漏判現(xiàn)象，也不會(huì)對(duì)工程師自身安全產(chǎn)生危害，更不會(huì)對(duì)產(chǎn)品使用者造成傷害。

5 小結(jié)

電子電氣產(chǎn)品的安全與大家都息息相關(guān)，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(guān)原理，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品首先能滿足相關(guān)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)要求，又能滿足市場(chǎng)需求，這樣對(duì)使用者、牲畜或財(cái)產(chǎn)都不會(huì)因產(chǎn)品安全問題而造成危害和損失。

圖1 一臺(tái)液晶顯示器的銘牌照片

圖2 泄漏電流測(cè)試結(jié)果圖1

圖3 泄漏電流測(cè)試結(jié)果圖2