劉換新 李忠耀 戴一鳴

（1.威凱檢測技術有限公司 廣州 510663； 2.嘉興威凱檢測技術有限公司 嘉興 314050）

引言

近年來，隨著科學技術的發(fā)展及消費者需求的多樣化，為適應不同場合的多種用途，插座產(chǎn)品的功能隨之豐富，帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）的插座產(chǎn)品（下文簡稱帶USB插座）逐漸走進千家萬戶。帶USB插座由插座和電源適配器兩部分組成，插座部分與電源適配器部分共用同一產(chǎn)品底座或各自具備獨立底座，電源適配器的輸入部分直接與插座相應載流部件相連，或預留獨立接線端子或引線；可同時對外提供交流和直流電的固定式或移動式插座，滿足了消費者同時給消費類電子設備充電和大功率用電設備供電的需求。

作為帶USB插座安全性重要指標之一的溫升試驗，各國標準要求并不統(tǒng)一，導致制造商在設計出口和內(nèi)銷產(chǎn)品時需要設計多種方案，增加了企業(yè)的成本；其次，部分企業(yè)對標準要求掌握的不夠深入，導致市場上此類產(chǎn)品質(zhì)量不一。例如，在進行帶USB插座溫升實驗時，電源適配器部分是否應該帶載，尚未有定論；當出口外銷時，常遇到不同國家的不同實驗室判定方法不同，由此導致產(chǎn)品在申請各類產(chǎn)品認證證書時受阻，給企業(yè)帶來困擾。因此，針對此類產(chǎn)品，其溫升試驗方法亟須明確，以推進相關標準的發(fā)展。

1 各國帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）插座標準要求介紹

1.1 帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）插座

帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）插座是指將輸出直流的電源適配器（USB POWER SUPPLY）模塊，與輸出交流的傳統(tǒng)插座產(chǎn)品組合在一起的多功能產(chǎn)品，以下簡稱為帶USB插座。根據(jù)插座產(chǎn)品的結構區(qū)分為，為帶USB延長線插座、帶USB固定式插座、帶USB轉(zhuǎn)換器等產(chǎn)品等，如圖1所示。

圖1 帶USB插座示例

一般電源適配器模塊的輸入端并聯(lián)在插座的交流電路中，根據(jù)產(chǎn)品外形特點，電源適配器模塊所處產(chǎn)品內(nèi)部的物理位置不同，以延長線插座為例，電源適配器模塊一般是在產(chǎn)品的末端，如圖2所示。電源適配器本身在正常工作時會帶來一定熱量，因此插座溫升試驗過程中，USB接口是否帶載以及帶多少負載均應明確。

圖2 帶USB延長線插座

1.2 不同國家?guī)SB插座標準介紹

對于帶USB插座，不同國家標準要求不同。本文主要以三個不同類型標準為例，展開討論。

第一、目前我國國家針對插座產(chǎn)品的推薦性標準為GB/T 2099.1-2008《家用和類似用途插頭插座 第一部分：通用要求》[1]、GB/T 2099.3-2015《家電和類似用途插頭插座 第2-5部分 轉(zhuǎn)換器的特殊要求》[2]、GB/T 2099.7-2015《家電和類似用途插頭插座 第2-7部分 延長線插座的特殊要求》[3]和GB/T 1002-2008《家用和類似用途單相插頭插座 型式、基本參數(shù)和尺寸》[4]等系列標準，上述標準暫時未對帶USB插座溫升試驗中電源適配器部分是否帶載作出相關規(guī)定。

在行業(yè)標準JB/T 12148-2015《家用和類似用途帶USB充電接口的插座》[5]規(guī)定對于插座溫升的考核要在USB接口帶載的條件下進行。

對于帶USB插座，國內(nèi)在進行CCC強制性認證時，除對插座部分的溫升進行考核，對USB部分要額外按照GB 4943.1-2011《信息技術設備 安全 第一部分：通用要求》[6]的規(guī)定的測試方法進行考核，溫升限值按照GB/T 4943.1-2011的規(guī)定。但是，在進行插座部分溫升考核時，USB接口不帶載。

第二、 國際上，插座產(chǎn)品應滿足各國相關標準要求。以IEC標準為例，IEC 60884-1: 2013《Plugs and socketoutlets for household and similar purposes Part 1: General requirements》[7]及 IEC 60884-2-7: 2013《Plugs and socketoutlets for household and similar purposes Part 2-7: Particular requirements for cord extension sets》[8]中，對帶USB插座的溫升試驗要求與GB/T 2099.1-2008 《家用和類似用途插頭插座 第一部分：通用要求》基本一致，未明確規(guī)定帶USB插座溫升試驗應如何進行。而新版IEC 60884-3-1標準草案中考慮到電源適配器部分的發(fā)熱對插座溫升的影響。

第三、英標帶USB插座按照標準BS 1363-2: 2016《13 A plugs, socket outlets, adaptors and connection units Part 2: Specification for 13 A switched and unswitched socket outlets》[9]的規(guī)定進行試驗，其中對于插座溫升的考核是在電源適配器部分帶載的條件下進行實驗的，且是額定電流的1倍到1.1倍。

經(jīng)過上述對帶USB插座的標準測試要求的分析，我們可以看到，作為帶USB插座安全性重要指標之一的溫升試驗，不同標準要求不同，測試方法沒有達成統(tǒng)一，基于該組合產(chǎn)品的特殊性，明確帶USB插座的溫升試驗方法，對產(chǎn)品與行業(yè)的發(fā)展，有積極作用。

2 帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）插座溫升試驗方法比較分析

下文通過分析比較以上標準，針對帶USB插座的溫升試驗要求，歸納整理溫升試驗方法；并進行相關試驗研究對比，分析不同試驗要求針對同一產(chǎn)品的溫升結果差異。為保證結果的可比性，本文統(tǒng)一采用中國五孔帶USB插座為例進行試驗比較。

2.1 國標帶USB插座溫升試驗方法分析

國標帶USB插座溫升試驗試驗溫度在15～35 ℃的環(huán)境溫度下進行試驗，按照插座的額定值及所連導線的橫截面積選取試驗電流，未規(guī)定試驗電壓，試驗過程中電源適配器不工作，試驗時間為1 h。在端子或端頭上測量溫升，端子溫升不得高于45 K。對于固定式帶USB插座在相應的安裝盒中進行試驗，對于移動式帶USB插座放置在水平木板上進行試驗。

2.2 IEC標準帶USB插座溫升試驗方法分析

在IEC 60884系列標準中，進行帶USB插座溫升試驗時，對于USB插座是否帶載未明確規(guī)定。插座溫升試驗按照產(chǎn)品差異分為以下3類：

1）對于沒有其他元器件移動式的插座，試驗條件、試驗設備與GB/T 2099.1-2008《家用和類似用途插頭插座 第一部分：通用要求》第19章的要求相同。

2）對于單位固定式插座，對試驗插頭通以IEC 60884-1: 2013表20對應電流的70 %，平衡負載通以表20的對應電流的30%，以使得插座端子部位的電流為表20的對應電流。對于多位固定式插座，對第一個試驗插頭通以IEC 60884-1: 2013表20的對應電流70 %，對第二個試驗插頭通以平衡負載，即表20的對應電流的30%，以使得插座端子部位的電流為表20的對應電流。其他試驗條件、試驗設備與GB/T 2099.1-2008《家用和類似用途插頭插座 第一部分：通用要求》第19章的要求相同。

3）對于帶有其他部件（如開關、過載保護器等）的移動式插座，應先通以表按照IEC 60884-1: 2013表20規(guī)定的電流進行溫升試驗，后通以插座額定電流和零部件額定電流中較小者的試驗電流進行溫升試驗，其他試驗條件、試驗設備與GB/T 2099.1-2008《家用和類似用途插頭插座 第一部分：通用要求》第19章的要求相同。

對于IEC 60884-3-1標準草案的試驗方法分析見本文第4點。

2.3 英標帶USB插座溫升試驗方法分析

對于帶USB的英標插座，溫升試驗試驗溫度在在15～25 ℃的環(huán)境溫度下進行試驗，在端子或端頭上測量溫升，溫升不得超過52 K。試驗電壓為額定電壓的0.8倍到1.1倍，試驗電流為（14±0.4）A。電源適配器要在工作狀態(tài)，USB接口要輸出1到1.1倍額定電流。試驗時間為4 h，若溫升未達到穩(wěn)定狀態(tài)下可延長至8 h。溫升穩(wěn)定的條件為1小時內(nèi)溫升不大于1 K。對于固定式帶USB插座在相應的安裝盒中進行試驗，對于移動式帶USB插座放置在水平木板上進行試驗。

3 帶USB插座溫升試驗結果

為明確不同溫升試驗方法下溫升的差異，選取中國五孔帶USB插座為試驗對象，試驗過程中，試驗其他條件均相同，僅對USB部分不帶載、帶載、帶不同負載條件不同，驗證USB（電源適配器模塊）對插座溫升結果的影響。

試驗按照GB/T 2099.1-2008《家電和類似用途插頭插座 第一部分： 通用要求》的要求進行試驗，試驗方法、試驗條件、試驗設備均符合標準相應要求，試驗結果如表1所示。

表1 USB模塊帶不同負載下國標10 A 250 V～帶USB插座溫升

在國產(chǎn)10A 250V～ 帶USB 插座溫升試驗中，試驗電流為16 A，試驗時間1h，電源適配器（USB POWER SUPPLY）由電子負載提供。

從表1可以看出，相同試驗條件下，隨著USB負載輸出電流的增加，插座溫升逐步增加。

4 新版IEC 60884-3-1中帶USB插座溫升試驗標準分析

新版IEC 60884-3-1中規(guī)定溫升試驗共分為三步，分析如下：

1）帶USB插座的溫升試驗首先在電源適配器（USB POWER SUPPLY）不帶載的條件下進行試驗，此部分試驗條件與2.2相同；

2）在電源適配器（USB POWER SUPPLY）帶額定負荷的條件下進行試驗，重復試驗1），試驗時間為4 h，若溫升未達到穩(wěn)定狀態(tài)下可延長至8 h，溫升穩(wěn)定的條件為1 h內(nèi)溫升不大于1 K。在此過程中，如電源適配器（USB POWER SUPPLY）的溫度保護功能啟動，還需進行下述步驟3）；

3）插座不帶載，而電源適配器（USB POWER SUPPLY）帶額定負載，試驗過程中，電源適配器（USB POWER SUPPLY）的溫度保護功能不得啟動，如試驗過程中溫度保護功能啟動，還須對電源適配器（USB POWER SUPPLY）的溫升進行考核。

5 結語

本文通過對于帶電源適配器接口（USB POWER SUPPLY）插座的溫升試驗進行國家標準、英國BS 1363-2標準、現(xiàn)行IEC60884-1標準以及新版IEC60884-3-1標準草案的對比分析，按照相關標準對帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）插座進行溫升試驗。結果表明，隨著USB負載的增加，插座溫升值會相應增加，電源適配器（USB POWER SUPPLY）帶額定負載時，插座最大溫升也比不帶載時高。

因此，帶電源適配器接口（USB POWER SUPPLY）的插座在進行溫升試驗時，為更加真實地模擬插座的正常工作狀態(tài)，電源適配器（USB POWER SUPPLY）應帶額定負載。目前，帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）插座日益廣泛，幾乎成為家庭和辦公標配，為保證此類產(chǎn)品質(zhì)量提升促進企業(yè)良性競爭，引導行業(yè)良性發(fā)展，亟須推進帶電源適配器（USB POWER SUPPLY）插座相關標準推進。