陳春良 朱乃榕

（1.福州墨爾本理工職業(yè)學(xué)院 福州 350108；2.福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 福州 350002）

引言

電子電器產(chǎn)品通常會(huì)在電源輸入LN極間安裝X電容用于抑制差模干擾。當(dāng)斷開(kāi)電源連接后，X電容泄放電荷，插頭極間帶有殘余電壓，倘若人體過(guò)早地觸及電源插頭存在觸電風(fēng)險(xiǎn)。家用電器產(chǎn)品、信息技術(shù)設(shè)備、音視頻裝置及醫(yī)療電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)中，均包含X電容殘余電壓（俗稱插頭放電）的檢驗(yàn)項(xiàng)目。我國(guó)每年的國(guó)家級(jí)、省級(jí)以及地市級(jí)的電子電器產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督抽查中，該項(xiàng)目是必檢項(xiàng)目，可見(jiàn)其重要性[2-4]。

GB 4706.1標(biāo)準(zhǔn)22.5條款規(guī)定：對(duì)于額定電壓供電的電器，其任一位置的開(kāi)關(guān)斷電不影響在電壓峰值時(shí)從電源斷開(kāi)[1]。業(yè)內(nèi)對(duì)“將任一開(kāi)關(guān)置于斷位”的理解上存在分歧，有觀點(diǎn)基于中文標(biāo)準(zhǔn)字面含義理解為至少有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)置于斷位，也有觀點(diǎn)認(rèn)為要考慮開(kāi)關(guān)置于通位和斷位的不同狀態(tài)。理解差異最終造成產(chǎn)品安全測(cè)試結(jié)果不一致，導(dǎo)致家電產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，存在安全隱患。

1 召回案例

根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局缺陷產(chǎn)品管理中心統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，因插頭放電項(xiàng)目存在風(fēng)險(xiǎn)而召回電子電器產(chǎn)品的案例不在少數(shù)，例如：

國(guó)內(nèi)召回案例一：湖北視貝智能電器有限公司決定召回計(jì)劃，召回2017年11月8日至11月21日生產(chǎn)的STP11B型SEEBEST電磁爐，受影響的產(chǎn)品數(shù)量為2 000臺(tái)。本次召回所涉及的產(chǎn)品存在殘余電壓測(cè)試項(xiàng)目不符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)消費(fèi)者使用完該產(chǎn)品拔出電源插頭時(shí)，可能存在觸電危險(xiǎn)，存在安全隱患。

國(guó)內(nèi)召回案例二：福安市榮善電子有限公司宣布召回計(jì)劃，召回2020年8月10日制造的規(guī)格型號(hào)為X10F，生產(chǎn)批號(hào)為RS2020-A08021的按摩椅，涉及數(shù)量為15臺(tái)。本次召回范圍內(nèi)的按摩椅，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和機(jī)械危險(xiǎn)項(xiàng)目不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1和GB 4706.10的要求：①綁扎帶可能會(huì)意外脫落，后蓋可被自行打開(kāi)，觸及危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)部件；②電路板上的電容缺少放電電阻，導(dǎo)致殘留電壓超過(guò)限值。

國(guó)外召回案例一：歐盟于2019年03月29日宣布，召回E-ROAD自平衡滑板車，編號(hào)：BR1000CCHBS。認(rèn)為存在的缺陷：電源的連接器插腳的放電電壓過(guò)高，在用戶拔下電源時(shí)，可能會(huì)遭到電擊。

國(guó)外召回案例二：歐盟于2019年02月15日宣布，召回CDTS Electrical gyropod自平衡滑板車，型號(hào)BS-2.5。認(rèn)為存在的缺陷：電源的連接器插腳的放電電壓過(guò)高，在用戶拔下電源時(shí)，可能會(huì)遭到電擊。

制造商與消費(fèi)者應(yīng)密切關(guān)注國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局缺陷產(chǎn)品管理中心實(shí)時(shí)發(fā)布的召回信息，以便加強(qiáng)對(duì)電子電器產(chǎn)品安全質(zhì)量的認(rèn)知理解。

2 條款原理

插頭放電的原理是RC放電（RC放電回路見(jiàn)圖1）。根據(jù)基爾霍夫定律，RC電路方程為：

圖1 RC放電回路

式中：

R—圖1中的電阻的電阻值，

E—圖1中的電源電壓值，

C—圖1中的電容器電容值，

t—表示時(shí)間，

Uc—圖1中的電容器電壓值。

基于電容電壓無(wú)法突變的原理，當(dāng)初值條件為：

該公式表明電容C殘余電壓Uc，與供電電壓E、RC值、放電時(shí)間t等參數(shù)相關(guān)。簡(jiǎn)單來(lái)看，電容C殘余電壓Uc與供電電壓E、RC值成正比，與放電時(shí)間t成反比。

當(dāng)用戶將產(chǎn)品與電網(wǎng)電源斷開(kāi)時(shí)，若斷開(kāi)時(shí)刻剛好對(duì)應(yīng)電壓峰值，則插頭極間電容充電至最大電壓，放電也將呈現(xiàn)最大殘余電壓。殘余電壓受放電時(shí)間t、電容容值C及泄放電阻R影響。其中，放電時(shí)間t為標(biāo)準(zhǔn)要求的固定值，電容容值C主要考慮EMI最低需求。所以，插頭放電項(xiàng)目主要評(píng)估泄放電阻R，只要R阻值合理，能夠?qū)㈦娙軨電荷在時(shí)間t內(nèi)泄放至標(biāo)準(zhǔn)要求，即可通過(guò)考核。

GB 4706.1完全等同翻譯IEC 60335-1標(biāo)準(zhǔn)，以最新的IEC 60335-1:2020版本條款原文“Any switch is then placed in the off position and the appliance is disconnected from the supply mains at the instant of voltage peak.”為例，Any switch解釋為任一開(kāi)關(guān)。所謂任一開(kāi)關(guān)即代表一個(gè)或多個(gè)乃至全部開(kāi)關(guān)。檢驗(yàn)中將開(kāi)關(guān)置于斷位后再測(cè)試插頭放電項(xiàng)目對(duì)應(yīng)著在現(xiàn)實(shí)中用戶先斷開(kāi)產(chǎn)品開(kāi)關(guān)后再將電源插頭拔出。即使該測(cè)試方法的結(jié)果合格，先斷開(kāi)產(chǎn)品開(kāi)關(guān)才能拔出電源插頭的行為，對(duì)于用戶而言難以得到嚴(yán)格遵循。無(wú)論是斷開(kāi)任一或全部開(kāi)關(guān)，都無(wú)法完全模擬實(shí)際情況，僅以標(biāo)準(zhǔn)文字按本宣科地檢測(cè)會(huì)人為忽略某些暗藏危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3 開(kāi)關(guān)影響

以某家用電器初期的設(shè)計(jì)原理圖對(duì)開(kāi)關(guān)組合影響插頭放電作如下分析，以圖2為例。

圖2 電源開(kāi)關(guān)組合

probe為插頭放電檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)（詳見(jiàn)IECEE DSH 716號(hào)CTL決議，該網(wǎng)絡(luò)由100 MΩ電壓探頭和25 pF電容組成，通常認(rèn)為在插頭放電試驗(yàn)中不會(huì)造成顯著影響）；

Mains connector為器具電源插頭；

CX為X電容，RX為泄放電阻（理論計(jì)算RXCX參數(shù)剛好使得器具在峰值電壓時(shí)斷電，1s后插頭極間電壓能夠降低至標(biāo)準(zhǔn)要求）；

CYa、CYb為Y電容（通常Y電容容值小于X電容容值數(shù)萬(wàn)倍，在插頭放電試驗(yàn)中不會(huì)造成顯著影響）；

REUT為器具運(yùn)行負(fù)載（電源斷開(kāi)后負(fù)載電路阻抗與RX并聯(lián)后加速插頭放電）。

開(kāi)關(guān)A、B、C、D功能如下：

開(kāi)關(guān)A：連接/斷開(kāi)電源，電源線上的防漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)；

開(kāi)關(guān)B：連接/斷開(kāi)X電容CX及后級(jí)電路，單極斷開(kāi)機(jī)械開(kāi)關(guān)；

開(kāi)關(guān)C：連接/斷開(kāi)Y電容CYa、CYb及后級(jí)電路，單極斷開(kāi)機(jī)械開(kāi)關(guān)；

開(kāi)關(guān)D：連接/斷開(kāi)器具運(yùn)行負(fù)載，單極斷開(kāi)機(jī)械開(kāi)關(guān)。

器具正常通電運(yùn)行后，設(shè)置不同開(kāi)關(guān)組合（開(kāi)關(guān)A、B、C、D的通/斷狀態(tài)能夠構(gòu)成16種組合），然后拔出電源插頭，將對(duì)應(yīng)不同的試驗(yàn)結(jié)果，詳見(jiàn)表1。

表1 16種開(kāi)關(guān)組合的插頭放電結(jié)果

表1中，即使16種組合的probe檢測(cè)結(jié)果均為合格，組合5、6、7、8、13、14、15、16卻依然存在觸電隱患。隱患在于，當(dāng)產(chǎn)品開(kāi)關(guān)處于上述組合，用戶拔出電源插頭并觸摸插頭時(shí)無(wú)殘余電壓，再接通開(kāi)關(guān)后，CX電荷無(wú)法通過(guò)RX瞬間泄放至安全限值，插頭上帶有高伏值電壓從而對(duì)人體產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。而如果不存在開(kāi)關(guān)B，RXCX始終并聯(lián)，則不論開(kāi)關(guān)A、C、D處于何種組合搭配或用戶任何操作都不影響CX電荷的有效泄放。由此可見(jiàn)，若RXCX電路中存在開(kāi)關(guān)，即使置于斷位后測(cè)試插頭放電合格也無(wú)法認(rèn)為危險(xiǎn)已經(jīng)消除。

4 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照

對(duì)照家用電器產(chǎn)品、信息技術(shù)產(chǎn)品、音視頻產(chǎn)品及醫(yī)療電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于插頭放電的有關(guān)規(guī)定，詳見(jiàn)表2。GB 4943.1、GB 9706.1標(biāo)準(zhǔn)均認(rèn)為，對(duì)于帶有開(kāi)關(guān)的器具，應(yīng)考慮開(kāi)關(guān)通/斷組合下的最不利情況，即考核所有開(kāi)關(guān)通/斷狀態(tài)，對(duì)應(yīng)表1的所有組合[1,3,5]。

表2 大類標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于插頭放電的條款對(duì)照

考慮到IEC 60335-1標(biāo)準(zhǔn)版本迭代已有數(shù)十年，IECEE官方不曾發(fā)布關(guān)于插頭放電試驗(yàn)中開(kāi)關(guān)通/斷狀態(tài)的相關(guān)公告或決議。引起國(guó)內(nèi)分歧的主要原因是解讀不統(tǒng)一，我們應(yīng)從安全防護(hù)原則出發(fā)，深刻理解標(biāo)準(zhǔn)初衷。

插頭放電的核心原理是RC放電，即電容C貯藏電荷始終由泄放電阻R消耗。電子電器的設(shè)備級(jí)安全防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)能保證在插頭從電源處拔出后，泄放電阻R有效泄放X電容電荷，使得殘余電壓在指定時(shí)間降低至標(biāo)準(zhǔn)要求。而不應(yīng)該主動(dòng)地降低防護(hù)等級(jí)，意圖依靠行為性安全防護(hù)，即指望用戶先斷開(kāi)某些開(kāi)關(guān)，再拔出插頭且不再有任何操作。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，X電容電荷得不到有效泄放，即使插頭拔出后的檢測(cè)結(jié)果顯示沒(méi)有殘余電壓，用戶在插頭斷電時(shí)接通開(kāi)關(guān)反而出現(xiàn)觸電，其實(shí)質(zhì)是沒(méi)有通過(guò)設(shè)備級(jí)安全防護(hù)將危險(xiǎn)源始終控制在安全級(jí)別以內(nèi)，違背安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)原則。

故而，對(duì)于GB 4706.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，額定電壓供電的電器任一位置的開(kāi)關(guān)斷電不影響在電壓峰值時(shí)從電源斷開(kāi)[1][5]的解讀，應(yīng)從字面“任一開(kāi)關(guān)置于斷位后測(cè)試插頭放電”提升至“考慮任一開(kāi)關(guān)置于斷位可能造成的最不利情況后，測(cè)試插頭放電”?！白畈焕闆r”不僅包含樣品所有開(kāi)關(guān)的通/斷電狀態(tài)，也包含對(duì)用戶行為的預(yù)測(cè)。牢記“電容C貯藏電荷始終由泄放電阻R消耗”原則，才能最大限度地保證插頭放電項(xiàng)目的安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

GB 4706.1標(biāo)準(zhǔn)起草相關(guān)部分時(shí)引言聲明假定有經(jīng)驗(yàn)且有資格的人才能執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，因此存在這樣的情況，一個(gè)符合本條款標(biāo)準(zhǔn)的器具，在檢查時(shí)，仍可能存在其他特性或者是無(wú)法保證器具（如開(kāi)關(guān)位置導(dǎo)致的插頭放電）的安全水平，但最終判定其符合本部分中的相關(guān)安全準(zhǔn)則[1,5]。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)電子電器產(chǎn)品出現(xiàn)安全質(zhì)量隱患，并標(biāo)準(zhǔn)文本要求相背離時(shí)，不應(yīng)教條地執(zhí)著于個(gè)別字眼，應(yīng)該認(rèn)真溯源、查閱原文標(biāo)準(zhǔn)、分析項(xiàng)目初衷、研究試驗(yàn)原理、模擬用戶行為，以安全防護(hù)為第一原則，避免形成漏判或誤判。