手持機鋰電池充電器的安全要求和試驗方法

 移動通信手持機鋰電池充電器的安全要求和試驗方法

市場上的電池充電器形色各異，有的使用電源線，有的不使用。直接插入式充電器不使用電源線，電源插頭和充電器外殼構(gòu)成一完整部件，其重量靠墻上插座來承載，市場上常見的“坐充”就是這類充電器。使用電源線的充電器，與電源連接的方式又分兩種：可拆卸的和不可拆卸的?？刹鹦兜碾娫窜浘€利用適當(dāng)?shù)碾娖鬟B接器與充電器連接以供電，不可拆卸的電源軟線固定在充電器上或與充電器裝配在一起來供電。

市場中有的產(chǎn)品稱為充電器，但實際上是適配器，我們有必要區(qū)分這兩種功能。適配器主要是把交流市電轉(zhuǎn)換成直流電，根據(jù)電池的規(guī)格提供相應(yīng)的電壓電流，一般采用恒壓恒流方式，能夠隔離主電壓和危險電壓，對市電波動有一定耐受力，需要時可安全關(guān)斷。而充電器的主要功能是把充電電流限制在一個安全水平上，主要采用恒流方式，能檢測充電的完成，根據(jù)某種算法終止充電以延長電池壽命，若發(fā)現(xiàn)電池異常可終止充電。這兩種功能可分別實現(xiàn)，也可組合在一個物理實體中。GSM手機通常包含充電功能，與手機配套的只需適配器，而CDMA手機往往不包含充電功能，這樣減少了手機設(shè)計的復(fù)雜性和工作狀態(tài)時產(chǎn)生的熱量。理解這些概念有助于更有針對性地使用該標(biāo)準(zhǔn)。

2.1交流輸入電壓

充電器的額定輸入電壓為交流220 V，頻率為50 Hz，為了保證安全性，充電器應(yīng)能承受市電一定范圍內(nèi)的波動，標(biāo)準(zhǔn)中要求的電壓波動范圍是其額定值的85 %～110 %，頻率的波動范圍是±2 Hz。

2.2 電源線組件

(1)電源線組件應(yīng)符合GB2099的要求;

(2)電源線組件的額定值應(yīng)大于充電器電源要求的額定值;

(3)電源軟線的導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于0.75mm2;

(4)電源線組件中的電源軟線應(yīng)符合下列要求：

*如果電源軟線是橡皮絕緣，則應(yīng)是合成橡膠，應(yīng)符合GB5013對通用橡膠護套軟電纜的要求;

*如果電源軟線是聚氯乙烯絕緣的，應(yīng)符合GB5023對輕型聚氯乙烯護套軟線的要求。

2.3 隔離變壓器

安全隔離變壓器在構(gòu)造上應(yīng)保證在出現(xiàn)單一絕緣故障和由此引起的其他故障時，不會使安全特低電壓繞組上出現(xiàn)危險電壓。隔離變壓器應(yīng)按照GB4943中附錄C的有關(guān)規(guī)定進行試驗。

2.4 說明和標(biāo)牌的要求

2.4.1 一般要求

廠家應(yīng)向用戶提供足夠的資料，以確保用戶在按廠家的規(guī)定使用時，不會引起本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的危險。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)簡體中文書寫。標(biāo)記應(yīng)是耐久和醒目的，能承受標(biāo)記耐久性試驗。首先用一塊蘸有水的棉布擦拭15s，然后再用一塊蘸有汽油的棉布擦拭15s，標(biāo)牌應(yīng)清晰，不應(yīng)輕易被揭掉，不應(yīng)出現(xiàn)卷邊。

2.4.2 說明書

廠家應(yīng)提供必要的使用說明書，對充電器在操作、維修、運輸或儲存時有可能引起危險的情況提醒用戶特別注意。

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

2.5.1 穩(wěn)定性

直接插在墻壁插座上、靠插腳來承載其重量的充電器，不應(yīng)使墻壁插座承受過大的應(yīng)力?？赏ㄟ^插座應(yīng)力試驗檢驗其是否合格。充電器應(yīng)按正常使用情況，插入到一個已固定好的沒有接地接觸件的插座上，該插座可以圍繞位于插座嚙合面后面8mm的距離處，與管件接觸件中心線相交的水平軸線轉(zhuǎn)動。為保持嚙合面垂直而必須加到插座上的附加力矩不應(yīng)超過0.25Nm。

2.5.2 結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

電池極性接反以及強制充電或放電可能導(dǎo)致危險，所以在設(shè)計上應(yīng)有防止極性接反以及防止強制充放電的措施。將起保護作用的任何元件一次一個地短路或開路，并強迫充放電各2小時，充電器應(yīng)不起火、不爆炸。

2.5.3 防觸及性(電擊及能量危險)

充電器正常使用時應(yīng)具有防觸及性，防止電擊及能量危險。

如果特低電壓電路的外部配線的絕緣是操作人員可觸及的，則該配線應(yīng)：

*不會受到損壞或承受應(yīng)力;

*不需要操作人員接觸。

2.5.4 連接布線

(1)對使用不可拆卸的電源軟線的充電器應(yīng)裝有緊固裝置：

*導(dǎo)線在連接點不承受應(yīng)力;

*導(dǎo)線的外套不受磨損;

*電源軟線應(yīng)能承受拉力試驗，電源軟線應(yīng)承受30N的穩(wěn)定拉力25次，拉力沿最不利的方向施加，每次施加時間為1s，電源軟線應(yīng)不被拉斷;

*電源軟線緊固裝置應(yīng)由絕緣材料制成，或由具有符合附加絕緣要求的絕緣材料的襯套制成。

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(2) 電源軟線入口開孔處應(yīng)裝有軟線入口護套，或者軟線入口或襯套應(yīng)具有光滑圓形的喇叭口，喇叭口的曲率半徑至少等于所連接最大截面積的軟線外徑的1.5倍。

軟線入口護套應(yīng)：

*設(shè)計成防止軟線在進入充電器入口處過分彎曲;

*用絕緣材料制成;

*采用可靠的方法固定;

*伸出充電器外超過入口開孔的距離至少為該軟線外徑的5倍，或者對扁平軟線，至少為該軟線截面長邊尺寸的5倍。

2.6 外殼表面

當(dāng)用戶碰觸到電池外殼時，其溫度不應(yīng)造成用戶的突然反應(yīng)使他受傷，人對溫度的反應(yīng)不僅是度數(shù)的高低，還取決于外殼材料的傳導(dǎo)特性和熱容量，60℃的金屬外殼比70℃的塑料外殼感覺要燙，UL和IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對非金屬外殼溫升的規(guī)定不超過50℃，而手機電池的外殼絕大部分是非金屬材料，因此本標(biāo)準(zhǔn)借鑒了該規(guī)定，要求如下：充電器額定工作2小時后，測量其外殼表面溫度變化小于1℃/h即認(rèn)為溫度穩(wěn)定，此時測量其外殼表面溫升應(yīng)小于50℃。

2.7 輸出短路保護

充電器應(yīng)有短路的自動保護功能。將充電器輸出短路，充電器應(yīng)能自動保護，故障排除后應(yīng)能自動恢復(fù)工作。

2.8 絕緣電阻

在常溫條件下，用絕緣電阻測試儀直流500 V電壓，對充電器主回路的一次電路對外殼、二次電路對外殼及一次電路對二次電路進行測試，充電器的絕緣電阻應(yīng)不低于2 MΩ。

2.9 絕緣強度

用耐壓測試儀對充電器進行絕緣強度試驗，且充電器必須是在進行完絕緣電阻試驗并符合要求后才能進行絕緣強度的試驗。

一次電路對外殼、一次電路對二次電路應(yīng)能承受50 Hz、有效值為1500 V的交流電壓(漏電流≤10 mA)，二次電路對外殼應(yīng)能承受50 Hz、有效值為500 V的交流電壓(漏電流≤10 mA)，應(yīng)無擊穿與無飛弧現(xiàn)象。試驗電壓應(yīng)從小于一半規(guī)定電壓值處逐步升高，達到規(guī)定電壓值時持續(xù)1 min。

2.10 異常工作及故障條件下的要求

充電器的設(shè)計應(yīng)能盡可能限制因機械、電氣過載或故障、異常工作或使用不當(dāng)而造成起火或電擊危險。變壓器過載試驗按照GB4943中附錄C1的要求進行?？赡M下列故障條件：

*一次電路中任何元器件的失效;

*二次電路中任何元器件的失效。

2.11 材料的可燃性要求

充電器外殼和印制板及元器件所用的材料應(yīng)能使引燃危險和火焰蔓延減小到最低限度，為V-2級或更優(yōu)等級。在進行耐熱及防火試驗時，V-0級材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時間平均不超過5s，在燃燒時所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮锊粫姑撝抟?。V-1級材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時間平均不超過25s，在燃燒時所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮锊粫姑撝抟?。V-2級材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時間平均不超過25s，在燃燒時所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮飼姑撝抟肌＿M行本試驗時可能會冒出有毒的煙霧，在適用的情況下，試驗可以在通風(fēng)柜中進行，或者在通風(fēng)良好的房間內(nèi)進行，但是不能出現(xiàn)可能使試驗結(jié)果無效的氣流。

試驗火焰應(yīng)利用本生燈獲得，本生燈燈管內(nèi)徑為9.5mm±0.5mm，燈管長度從空氣主進口處向上約為100mm。本生燈要使用熱值約為37MJ/m3的燃?xì)?。?yīng)調(diào)節(jié)本生燈的火焰，使本生燈處于垂直位置，同時空氣進氣口關(guān)閉時，火焰的總高度約為20mm?；鹧骓敹藨?yīng)與樣品接觸，燒30s，然后移動火焰停燒60s，再在同一部位燒30s。

在試驗期間，當(dāng)試驗火焰第二次撤離后，樣品延續(xù)燃燒不應(yīng)超過1min，且樣品不應(yīng)完全燒盡。

2.12 自由跌落試驗

充電器從1m高度處自由跌落到硬木表面3次，其表面應(yīng)無裂痕等損壞。

2.13 濕熱試驗

試驗方法按GB/T 2423.9 – 2001 中“試驗 Cb” 的要求進行。產(chǎn)品無包裝，試驗嚴(yán)酷等級為：溫度 40 ℃±2 ℃，相對濕度(93±3)%RH，試驗持續(xù)時間為2 d。試驗后應(yīng)符合4.7.2的要求。

小結(jié)

本標(biāo)準(zhǔn)在制訂過程中借鑒了國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如IEC62133、IEC61960、UL1642、UL2045等，參考了GB 4943 – 2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》等標(biāo)準(zhǔn)，力求標(biāo)準(zhǔn)條款適合我國國情，試驗方法具有可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中遵循了《ISO技術(shù)工作導(dǎo)則》中的可證實原則:即規(guī)定的技術(shù)要求能用試驗方法加以論證,若暫時沒有科學(xué)的方法進行試驗或檢驗,以及不能穩(wěn)定可靠地得出確切檢驗結(jié)果時,就不將這樣的條款列進標(biāo)準(zhǔn)。

部分安全試驗分別針對鋰電池和鋰電池芯，因此該標(biāo)準(zhǔn)對鋰電池和鋰電池芯分別進行了定義。充電器的安全性不能僅僅通過輸出特性的檢查來確定，因為輸出特性良好并不能保障充電器的可靠性，所以該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對充電器的全面性能進行考察，包括對變壓器、電源線等元器件的安全要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。充電器應(yīng)保證在故障條件下都不對人身安全構(gòu)成威脅，所以該標(biāo)準(zhǔn)對此做了規(guī)定。充電器除應(yīng)具有電氣防護功能外，也應(yīng)具有防火防護功能，根據(jù)同類產(chǎn)品的要求，該標(biāo)準(zhǔn)將其防火材料等級規(guī)定為V-2級。