家用电器产品电容器放电试验

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家用电器产品电容器放电试验

宋立青

（福建出入境检验检疫局 检验检疫技术中心，福州 350015）

摘要：在智能坐便器家电产品拔出插头电容器放电试验中，要充分考虑产品的工作状态、开关位置对电容器放电测试结果的影响，以及如何合理的选择电容器放电电阻值。关键词：家电产品；拔出插头；X电容；放电电阻

中图分类号：ＴＭ９３０．１２　 文献标识码：A 文章编号：1004-7204(2019)03-0122-03

Capacitor Discharge Test of Household Electrical Appliances

SONG Li-qing

(Inspection and Quarantine Technology Centre , Fujian Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau , Fuzhou

350015)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：In the discharge test of the capacitor pulled out of the plug of the intelligent toilet household appliances, the influence of the working state of the product and the position of the switch on the discharge test results of the capacitor should be fully considered and how to reasonably select the discharge resistance value of the capacitor.

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：household appliances；pull-out plugs；X-capacitors；discharge resistors

引言

随着家电产品的技术不断更新，越来越多的开关电源模块应用到家电产品设计中，大部分的开关电源电路为了有效抑制电磁干扰，会在电源接入端处跨接抑制差模干扰作用的Ｘ电容，该电容容量容值如果选择过大，一旦没有合理的放电回路，那么电容贮存的电荷会对使用者造成电击危险，ＧＢ　４７０６．１－２００５标准中２２．５条款对此有相关具体要求。家电产品类别众多，产品工作状态、开关位置不同对电容器放电测试结果有很大的影响。本文以一款智能坐便器产品为例，阐述家电产品在电容器放电测试时应注意的问题。

２２．５条款中做相关要求，即“打算通过一个插头来与电源连接的器具，其结构应能使其在正常使用中当触碰该插头的插脚时，不会因有充过电的电容而引起的电击危险。电容器额定容量大于０．１　ｕＦ时，认为会引起电击危险。”测试方法为“器具以额定电压供电，然后将其任何一个开关置于“断开”位置，器具在电压峰值时从电源断开。在断开后的１　ｓ时，用一个不会对测量值产生明显影响的仪器，测量插头各插脚间的电压。此电压不应超过３４　Ｖ”。

２产品电容器放电测试

家用智能坐便器产品由开关电源模块供电，坐便器

１标准限值和测试要求

智能坐便器测试所采用的安全标准为ＧＢ　４７０６．１－２００５《家用和类似用途电器的安全　第１部分：通用要求》，其特殊要求为ＧＢ　４７０６．５３－２００８《家用和类似用途电器的安全　坐便器的特殊要求》。电容器放电测试项目在标准

的清洁用水经可控硅控制至加热棒ＲＬ加热，电源两极之间Ｘ电容的标称电容量为０．４７　ｕＦ，未安装放电电阻，该产品具有手动机械开关，开关位于电源输入最前端，详见图１。

为了进行电容器放电测试，根据标准要求，需要进

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环境技术/Environmental Technology

行以下几个方面的确认：①不会对测量值产生明显影响的仪器；②产品正常使用的工作状态确定；③产品开关状态位置的选择。

２．１　不会对测量值产生明显影响的仪器

实验室一般采用示波器进行测量，示波器探头输入阻抗一般为１　ＭΩ或者１０　ＭΩ，如果用该输入阻抗的示波器探头测试，电容器电荷会通过示波器输入阻抗的电阻进行放电，从而对测试结果产生很大影响，为避免这一情况，ＩＥＣＥＥ在ＣＴＬ年会上表决通过了ＤＳＨ－０７１６决议，决议要求实验室在该条款测试时应使用输入阻抗为１００　ＭΩ±５　ＭΩ，输入电容量为２５　ｐＦ或更小的电容器并联组成的仪器来测量电容器放电时间。

２．２产品正常使用的工作状态确定

根据ＧＢ　４７０６．５３－２００８《　家用和类似用途电器的安全　座便器的特殊要求》标准３．１．９对正常工作定义为“器具按周期运行，开始每周期为１０　ｍｉｎ，坐便器盖打开或盖上，取其中较不利情况。如果周期不能自动终止，器具运行１５　ｓ，或者按使用说明书规定的一段时间，取其较长者。如果提供暖风烘干，烘干周期应在喷淋周期结束后立即启动，除非是自动控制程序”。按照以上正常工作状态进行电容放电时间测试，每个试验周期内智能坐便器上水加热期间，如果立刻进行电容器放电时间测试，可控硅导通，电容器Ｃ的电荷将通过加热棒ＲＬ回路进行放电，测试结果满足标准限值要求，测试结果见图２所示。当坐便器清洗水加热完成，可控硅断开加热棒回路，此时进行电容器放电时间测试，由于没有加热棒ＲＬ的放电回路，电容器Ｃ的电荷无回路进行释放，测试结果不满足标准限值要求，测试结果见图３所示。

由于智能坐便器使用者在日常中频繁使用，坐便器的清洁用水是否在处在保温加热，使用者在拔出电源插头时并不会在意，因此试验人员应充分了解产品的电路回路和产品的工作状态，在测试时，根据具体情况合理选择最不利条件。

２．３产品开关状态的选择

根据ＧＢ　４７０６．１－２００５《　家用和类似用途电器的安全　

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标准应用与解读

第一部分通用要求》标准２２．５中对产品开关状态要求为“将其任何一个开关置于“断开”位置”，如果手动机械开关Ｋ处于断开位置，此时器具在关机状态下，拔出插头１　ｓ所测电压几乎接近０　Ｖ，满足标准限值要求。但

图1 测试产品电路框图

图2加热棒加热状态的放电时间测试

图3 加热棒未加热状态的放电时间测试

２０１９年０６月／　Ｊｕｎｅ　　２０１９

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标准应用与解读

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在日常使用中，使用者通常不会置开关于断开位置后才拔掉电源插头，常见情况是开关Ｋ处于接通位置时，在待机状态下，拔出插头，此种情况下插头１　ｓ后所测电压为３００　Ｖ，超过标准限值的３４　Ｖ，测试结果不满足标准限值，测试结果同图３－３所示。

在现实生活中，像智能坐便器等产品，在设计上通常设有弱电“待机开关”，在待机状态下拔出电源插头是可以预见的“正常操作”，如果仅从标准字面上去理解，将未能模拟出实际使用中可能出现的状况，存在安全隐患，有不合理之处。其它电子产品标准如ＧＢ　８８９８、ＧＢ　４９４３．１、ＧＢ　９７０６．１等安全标准，都需要开关在任意状态进行测试，统一各实验室测试结果，有效避免以此带来的安全隐患。

３电容器电荷释放回路及放电电阻选择

目前电容器电荷释放回路通常采用放电电阻的设计，如图４所示，ＧＢ　４７０６．１－２００５标准要求在拔出电源插头１　ｓ后，插头上插脚间的电压不应超过３４　Ｖ，由于此时外部电源处于断开位置，电源输入端电路为ＲＣ零输入相应特性，电容器开始通过放电电阻释放贮存的电荷。电容器上贮存的电压与放电时间之间的关系可以通过理论计算来估算，拔出插头后插销两极间的电压值或放电时间常数，电容器放电理论公式如下：

Ｕ（ｔ）＝Ｕ（０）×ｅ（－ｔ／τ）　　　　　　（ｔ≥０）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）式中：时间常数τ＝ＲＣ

Ｒ—电路的等效放电电阻阻值（ＭΩ）；Ｃ—电路的等效电容容量（ｕＦ）；ｔ　—放电时间（ｓ）。

图4 电容器电荷释放电路

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环境技术/Environmental Technology

在以上的智能坐便器产品中，电源额定为１００￣　２４０　Ｖａｃ，最大的Ｕ（０）＝２４０×１．４１４＝３３９　Ｖ，电源两级之间的标称电容Ｃ为０．４７　ｕＦ，要使拔出插头１　ｓ后插脚间电压不超过３４　Ｖ，由公式１可知：Ｕ（１）＝３３９×ｅ（－１／Ｒ×０．４７×１０－６）≤３４　Ｖ，可以计算出放电电阻Ｒ≤０．９２５　ＭΩ。放电电阻值应小于该值才能通过测试。

４结束语

智能坐便器结合了陶瓷卫浴与家电产品的设计，加之开关电源广泛运用到产品设计中，对传统家电产品设计提出了更新的要求。电容器放电要求是电子产品设计的一个重要安全项目，只有充分考虑到产品的使用状态、模式状态才能保证产品通过标准测试，建议电路设计者尽量合理的设计电容器放电回路，为电容器贮存电荷提

供良好的释放回路，充分考虑电路在正常使用时对使用者电击的危险。

参考文献：

[1] GB 4706.1-2005 标准. 家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求[S].

[2] GB 4706.53-2008 标准. 家用和类似用途电器的安全 坐便器的特殊要求[S].

作者简介：

宋立青（1990.3-），女，本科，工程师，主要从事家电检测等方面工作。