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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-05-25 09:58
案例問(wèn)題
某USB果汁杯,使用USB線充電,充滿電拔掉USB線后,內(nèi)部3.7V電池供電直流電機(jī)完成打果汁功能。
電氣原理圖局部如圖1所示。

圖1 電氣原理圖局部
(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))
該產(chǎn)品在GB?4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分:通用要求》標(biāo)準(zhǔn)19.11條款模擬故障試驗(yàn)短路二極管D試驗(yàn)中,鋰電池著火,不符合19.13條款“器具不應(yīng)噴射出火焰”的要求。
為什么會(huì)出現(xiàn)著火的情況?
案例分析
筆者個(gè)人認(rèn)為,產(chǎn)品沒(méi)有采用自身耐短路的電池是主要原因之一。
電路原理
打果汁狀態(tài)主干電路為電池正極→電機(jī)M→MOS管Q3→MOS管Q1→電流取樣電阻R7→電池負(fù)極。
小信號(hào)控制主干電路流程:
用戶長(zhǎng)按控制面板電源按鍵2?s后,主控IC輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOS管Q1導(dǎo)通,短按電源按鍵則停止驅(qū)動(dòng),Q1截止。
如果產(chǎn)品正在USB充電和/或主干電流過(guò)大,則主控IC停止MOS管Q3驅(qū)動(dòng)信號(hào),Q3截止;反之,產(chǎn)品不在充電狀態(tài)并且電池電壓正常、主干電流正常,則主控IC驅(qū)動(dòng)Q3導(dǎo)通。
D1反向并聯(lián)在有刷直流電機(jī)正負(fù)極兩端,為電機(jī)斷電瞬間產(chǎn)生的過(guò)壓脈沖提供續(xù)流的路徑,防止擊穿驅(qū)動(dòng)電路。電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),D1呈反向截止?fàn)顟B(tài),并不起作用。
產(chǎn)品還有主控芯片IC、充電控制IC、顯示電路和電池電壓監(jiān)測(cè)電路等,不再贅述。
電子線路非正常故障試驗(yàn)
根據(jù)GB?4706.1-2005標(biāo)準(zhǔn)19.11.2條款,模擬短路續(xù)流二極管D1,主干電流經(jīng)取樣電阻R7取樣,經(jīng)R3送主控IC,經(jīng)內(nèi)部判斷為過(guò)流,啟動(dòng)過(guò)流保護(hù)程序停止驅(qū)動(dòng)Q3,切斷主干電流。產(chǎn)品沒(méi)有明顯的溫升,符合19.13判定條款的要求。
由于上述試驗(yàn)中R7、IC、Q3等“保護(hù)電子電路”起作用,需要追加19.11.3 條款“雙重失效”試驗(yàn),即:
19.11.3 = 保護(hù)電子電路19.11.2模擬故障(例如Q3的S-D極短路) + 重復(fù)先前試驗(yàn)(續(xù)流二極管D1短路19.11.2)

圖2 短路狀態(tài)電路圖
此時(shí)主干電流從電池正極,經(jīng)短路的D1、短路的Q3,MOS管Q1和取樣電阻R7,回到電池負(fù)極,相當(dāng)于負(fù)載短路了而且防過(guò)流保護(hù)電路同時(shí)失效了,如圖2所示。
案例問(wèn)題的果汁杯試驗(yàn)結(jié)果電池起火,初步估計(jì)采用的鋰離子電池內(nèi)部沒(méi)有保護(hù)電路板。
改進(jìn)的思路可能有:
●更換鋰電池,要帶過(guò)流保護(hù)模塊的。
●D1改為兩個(gè)二極管串聯(lián),使得不可能兩個(gè)二極管同時(shí)短路;
●主干電路增加電流保險(xiǎn)管。
當(dāng)然還有其他的改進(jìn)方法,萬(wàn)變不離其宗:任何電子元件失效,產(chǎn)品可以“不工作”,但不應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)品“危險(xiǎn)”。
標(biāo)準(zhǔn)條款
GB?4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分:通用要求》(IEC?60335-1:2004,IDT)標(biāo)準(zhǔn)
19.11.2 要考慮下列的故障情況,而且如有必要,要每次施加一個(gè)故障,并考慮隨之發(fā)生的間接故障。
a) 如果電氣間隙和爬電距離小于第29章中的規(guī)定值,則功能性絕緣短路;
b) 任何元件接線端處開(kāi)路;
c)電容器的短路,符合GB/T 14472(idt IEC 60384-14)的電容器除外;
d) 非集成電路電子元件的任何兩個(gè)接線端處的短路,該故障情況不施加在光藕合器的兩個(gè)電路之間;
e)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件以二極管方式失效;
f) 集成電路的失效。要考慮集成電路故障條件下所有可能的輸出信號(hào)。如果能表明不可能產(chǎn)生一個(gè)特殊的信號(hào),則其有關(guān)的故障可不考慮。
注 1:如可控硅整流器和三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件那樣的元件,不經(jīng)受f)故障情況。
注 2:微處理器按集成電路進(jìn)行試驗(yàn)。
如果電路不能用其他方法評(píng)估,故障情況 f)施加到封裝的和類似的元件。
19.11.3如果器具裝有使器具符合第19章要求的保護(hù)電子電路,則按19.11.2中a)~g)的要求,相關(guān)試驗(yàn)以模擬單一故障的方式重復(fù)進(jìn)行。
注:按照19.13要求對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判定。
19. 13 在試驗(yàn)期間,器具不應(yīng)噴射出火焰、熔融金屬、達(dá)到危險(xiǎn)量的有毒性或可點(diǎn)燃的氣體,且其溫升不應(yīng)超過(guò)表9中的規(guī)定值。
試驗(yàn)后,當(dāng)器具冷卻到大約為室溫時(shí),外殼變形應(yīng)符合第8章的要求,而且如果器具還能工作,它應(yīng)符合20.2的規(guī)定。
表9 非正常溫升的最大值
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部位 |
溫升/K |
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木質(zhì)支撐物,測(cè)試角的邊壁,頂板和底板和木箱a |
150 |
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電源軟線的絕緣 a |
150 |
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非熱塑材料的附加絕緣和加強(qiáng)絕緣b |
表3中規(guī)定的有關(guān)值的1.5倍 |
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a對(duì)電動(dòng)器具,不用確定這些溫升。 b對(duì)熱塑材料的附加和加強(qiáng)絕緣,沒(méi)有規(guī)定溫升限值。但要確定其溫升,以便進(jìn)行30.1的試驗(yàn)。 |
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除Ⅲ類器具外的絕緣冷卻到大約為室溫,應(yīng)經(jīng)受16.3的電氣強(qiáng)度試驗(yàn),但是,其試驗(yàn)電壓按表4的規(guī)定進(jìn)行設(shè)定。
注:在電氣強(qiáng)度試驗(yàn)之前,不進(jìn)行15.3規(guī)定的潮濕處理。
對(duì)在正常使用中浸入或充灌可導(dǎo)電性液體的器具,在進(jìn)行電氣強(qiáng)度試驗(yàn)之前,器具浸人水中,或用水充灌,并保持24 h。
如果器具仍然是可運(yùn)行的,器具不應(yīng)經(jīng)歷過(guò)危險(xiǎn)性功能失效,并且保護(hù)電子電路應(yīng)不得失效。
被測(cè)器具處于電子開(kāi)關(guān)“斷開(kāi)”位置或處于待機(jī)狀態(tài)時(shí),不應(yīng)變得可運(yùn)行。

來(lái)源:質(zhì)量觀研社