GB 4943限流电路的测试

1、,GB 4943-2001中的 限流电路,国家标准 GB 4943-2001信息技术设备的安全 提出了限流电路的概念。 在GB 4943-2001 中，限流电路被定义为：“作了 适当的设计和保护的电路，使得在正常工作条件下和 单一故障条件下，能从该电路流出的电流是非危险电 流。”（1.2.8.7限流电路） 限流电路是一种与防电击安全性能密切相关的电 路类型。限流电路具有可靠的防电击性能，标准认为 人体接触限流电路不会产生电击危险。,限流电路的定义,电击的概念（0.2.1 电击）,电击是由于电流通过人体而造成的，其引起的 生理反应取决于电流值的大小和持续时间及其通过 人体的路径。电流值取决于施加

2、的电压以及电源的 阻抗和人体的阻抗。人体的阻抗依次取决于接触区 域的湿度及施加的电压和频率。大约 0.5 m A的电 流就能在健康的人体内产生反应，而且这种不知不 觉的反应可能会导致间接的危害。电流再大些，就 会产生直接的影响，例如烧伤或心室的纤维性颤动。 所以人体是否受到电击危险，判断依据就是人 体中流过的电流。,限流电路的要求,GB 4943-2001 规定限流电路必须满足三 个方面的要求： 一、电路电流（2.4.2 限值） 二、绝缘（2.2 SELV电路） 三、电容量（2.4.2 限值）,一、电路电流,限流电路的电路电流是指人体接触设备电路零 部件后流过人体的电流。电路电流的限值规定为：

3、 频率不超过1 kHz 时，在限流电路中的任何两个 零部件之间或任何这样的零部件与地之间接一个 2000 10% 的无感电阻器，流过该电阻器的稳 态电流不应超过 0.7 mA 峰值或 2 mA 直流值。 频率高于 1 kHz 时，则该 0.7 mA 的限值应乘以 kHz 为单位的频率值，但不应超过 70 mA 交流峰 值。,一、电路电流,限流电路的电路电流测量部位，是模拟实际条 件下人体接触设备电路的各种可能的接触方式。测 量零部件与零部件之间的电流对应人“手-手”接触设 备的方式，即人一手接触设备某一零部件，另一只 手同时接触其他零部件，这时两个零部件之间的电 压就施加在人体产生人体电流；测

4、量零部件与地之 间的电流对应人“手-脚”接触设备的方式，即人一手 接触设备零部件，脚站在大地上，这时零部件与地 之间的电压施加在人体上产生人体电流。2000 无感电阻器是人体模拟电阻。,二、绝缘,这个绝缘是特指在危险电压电路与可触及电路 之间起安全隔离作用的绝缘。在长期的电应力条件 下，绝缘材料也可能出现绝缘性能劣变或击穿失效， 绝缘一旦击穿，可触及电路就会带危险电压，人体 接触可触及电路就会产生危险人体电流。因此对绝缘 提出要求，本质上是为了保证满足安全人体电流的要 求。标准规定危险电压电路与可触及电路之间的绝缘 结构要满足基本绝缘+附加保护的原则，具体的形式 有：基本绝缘+附加绝缘；基本绝

5、缘+保护接地；加强 绝缘。,三、电容量,电容量的要求是为了限制电容器放电对 人体产生电击危险。对于稳态电压产生的稳 态人体电流，限流电路通过 2000 电阻器 测量电流来评价其防电击性能。由于电容器 放电过程具有瞬态特性，限流电路根据电容 器的储存电荷量或者储存能量来判断对人体 是否具有电击危险。,三、电容量,GB 4943-2001评价电容器放电产生的电击危险 是采用电容器的电容量作为判定依据，电容量的规 定为： 电压U 不超过 450 V交流峰值或直流值的零部 件，其电路的电容量不应超过 0.1F。电压U 超 过 0.45 kV 交流峰值或直流值，但不超过 15 kV 交流峰值或直流值的零

6、部件，其电路的电容量不应 超过 45/U nF，其中U 的单位为 kV 。 电压U 超过 15 kV交流峰值或直流值的零部件， 其电路的电容量不应超过 700/U 2 nF，其中U 的单 位为 kV 。,三、电容量,电容器电容量与储存电荷量及储存能量的关系可以通过公式 计算： 当电压为450V、电容量为0.1F 时，电容器的储存电荷量 QCU45C，因此电路的电容量不超过0.1F 时，电容器的 储存电荷量不超过45C ； 当电压为15kV、电容量为45/U nF 时，电容器的储存电荷量 QCU45C，因此电路的电容量不超过45/U nF 时，电容器的 储存电荷量不超过 45 C ； 当电压 U

7、 超过 15 kV、电容量为 700/U 2 nF 时，电容器的 储存能量 E0.5CU2350mJ，因此电路的电容量不超过700/U 2 nF 时，电容器的储存能量不超过 350 mJ 。 根据计算可知，当电压不超过15kV 时，电容器的储存电荷 量被限制在45C；当电压大于15kV 时，电容器的储存能量被限 制在350 mJ。所以限制电容器的电容量本质上是对电容器储存电 荷量或储存能量的限制。,限流电路考核的基本问题：,一限流电路的适用条件 二设备防电击考核的测试部位,一限流电路的适用条件,SELV电路和限流电路是GB 4943-2001 中两个 主要的安全可触及电路的考核方法，这两种考核

8、方 法都有其适用的条件，明确限流电路适用的条件是 正确进行限流电路考核的基础。只有当电路电压超 过42.4V 交流峰值或60V 直流值时才适用限流电路 考核方法，否则应使用SELV 电路的考核方法。在一 个设备电路中，各个部位会呈现不同的电压；同一 部位的电压值也会随着工作状态的变化而改变（如： 正常工作状态，各种单一故障状态），如果不注意 电压值的变化，错误地将限流电路考核方法应用到 安全电压电路，那将会产生错误的测试数据。,二设备防电击考核的测试部位,在对设备进行防电击考核时，测试部位只能是 设备的可触及零部件。电子设备一般都存在能够导 致人体产生电击危险的危险电压零部件，只要这些 危险电

9、压零部件能够被防护外壳可靠保护，限制其 可触及性。考核一个设备的防电击性能，是考核人 体接触设备的可触及件后在人体中产生的电流是否 超过安全限值，因此测量部位只能是设备的可触及 件，而不能将经过设备外壳可靠防护的、人体触及 不到的内部零部件作为测试点。,设备的可触及件可根据下列方法来确定：,1通过GB4943-2001 规定的试验指、试验针、试验探头对设备 进行检查，凡能被这些试验工具接触到的零部件都属于可触及件。 2设备的某些连接端子，虽然上述安全试验工具触及不到，但经 过技术判断合理推断可触及条件成立，也应视为可触及件。如不可 触及的端子经连接到其他设备后与其他设备的可触及电路相连，则 应

10、视为可触及件。 3未被防护外壳可靠防护的零部件应视为可触及件。如：经过机 械强度试验后外壳损伤后暴露的内部零部件应视为可触及件；按照 标准规定免除进行机械防护试验的部件，依靠其进行防护的内部电 路要视为可触及件，典型的如液晶显示器，按照标准4.2.5 免于进 行显示屏表面的机械防护试验，就要假设液晶显示屏的防护是不可 靠的，显示屏内部的逆变器输出高压部件要视为可触及件。,下面解读标准中的一个条款来进一步探讨限流电路的分析和测试的要点：,条款第1.5.7.3条“可触及零部件”中规定：“如 果可触及的导电零部件或电路与其他零部件是通过 双重绝缘或加强绝缘来隔离的，而这些绝缘上又桥 接有符合1.5.

11、7.1（桥接电容器）或1.5.7.2（桥接 电阻器）要求的元器件，则这些可触及的零部件应 符合2.4 限流电路的要求。”,上图是一个符合条款第 1.5.7.3 （可触及零部件） 规定要求的电路形式。图中，输入电压为电网电源电压 （L-N），L1、L2 分别是电源变压器的初级绕组和次级 绕组，变压器初、次级绕组之间满足加强绝缘要求，CY 为跨接一次电路与二次电路的Y1 类电容器（符合加强绝 缘结构）。A、B 为设备的可触及件。,为什么这个电路中可触及件 A、B 必须满足限流电路要求呢？,依据就是限流电路考核的适用条件，即可触及件是否产生 大于 42.4V 交流峰值或60V 直流电压值。 我们来分

12、析 A 端对地的电压，这个电压对应人体“手-脚” 接触时 A 端不接模拟人体电阻时呈现的空载电压。见下图， 图中所有元件均以阻抗形式表示。,在 TN 配电系统中，电网电源N 端与大地连接，所以 A 端与地之间的电压等效为L-N 电源电压值，大于42.4V 交流峰值，因此适用限流电路来进行考核。,在可触及件 A 与保护地之间连接2000无感电 阻器，流过电阻器的峰值电流就是限流电路电流。 从电路图中可以看出，ZCY、ZL2、ZD、ZC、ZL3 都 对电源电压 ULN 产生的人体电流起到限制作用。按 照单一故障规则，逐个短路限流回路元件，以获得 最大电路电流（按照试验规则1.4.14，加强绝缘结

13、构的电容器 CY 不能设置短路故障）。,接触 B 端的情况与接触 A 端相似，测试原理见下图。,可触及件必须满足限流电路要求，是否意味着可触及件 A、B 之间也必须满足限流电路要求呢？对这个问题需要具体电路具体分析。当人体以“手-手”方式接触可触及件A、B 时，施加在人体上的电压不论是正常工作条件还是故障条件始终为安全电压，这时只可以采用SELV 电路考核方法，而不适用限流电路考核方法。原理图如下：,如果按照限流电路的测量方法在 A、B 端之间连接2000 电阻器，把测到的电流当作是限流电路电流就是完全错误的测 试方法。,电容器对人体产生的电击影响的分析： 图中所示的是人体 “ 手-脚 ” 方

14、式接触可触触及件 A 端时的人体电流测量原理图。电容器 CY,的阻抗是 ULN 产生稳 态人体电流起决定作用限流阻抗（其他元件虽也有限流作用， 但这些元件的阻抗远远小于 CY 阻抗）。假设电容器 CY 被充 电至 ULN 峰值电压时突然断电，同时断电时人体仍接触在可触 及件 A 上，这时电容器 CY 的充电电压将通过人体产生放电。 从电容器放电产生的人体电流过程可以看出，限流电路中 所考核的电容器是满足特定条件的电容器。这个特定条件为： 电容器上的最大充电电压必须超过 42.4 V 交流峰值或 60 V 直流值；同时电容器的放电电流通过人体。不满足这个条件的 电路中的任何电容器，都不是限流电路

15、所要限定电容量的电容 器。,GB 4943-2001中限流电路的相关定义和适用情况,标准条款： 1.2.8.7 限流电路 limited current circuit 1.4.14 模拟故障和异常条件 1.5.7.3 可触及零部件 2.1.1.1 接触带电零部件 2.4 限流电路,限流电路的适用场合和常见问题：,1有桥接电容器和/或桥接电阻的电路应满足限流 电路的要求。 问题：是否I类设备、II类设备都适用？ 结论：限流电路的要求对I类设备、II类设备的桥接 电容器和/或桥接电阻的电路都适用，但如果I 类设备中的桥接电容器和/或桥接电阻接保护 大地，则不适用。因为该处的接触电流可以直 接流入

16、大地，由5.1条（接触电流和保护导体 电流）进行考核合格即可。,限流电路的适用场合和常见问题：,1有桥接电容器和/或桥接电阻的电路应满足限流 电路的要求。 问题：II类设备的接触电流的测量和限流电路电流的 测量的区别 结论：两者的概念不同，测试的部位不同。接触电流 测的是初级对可触及件的电流，是测量设备的 供电系统可能对人体产生的电流效应；限流电 路测的是通过桥接电容器后的电流，测的只是 这部分电路的人体电流效应，两者的限值也不 相同。前者是0.25mA(rms),后者是0.7mA(peak) 或(0.7kHz)mA(peak)。,限流电路的适用场合和常见问题：,1有桥接电容器和/或桥接电阻的

17、电路应满足限流 电路的要求。 问题：有些设备，其桥接电容器接地，但其他路输出 有危险电压，这种情况其他电路是否需要满足 限流电路要求。 结论：这种情况下桥接电容器接地，不需要测限流电 路，带有危险电压的输出电路由其他条款来判 断其合格性，如绝缘条款，接触电流条款，不 涉及限流电路的判定。,限流电路的适用场合和常见问题：,2由低压供电的设备，如笔记本、扫描仪、液晶显 示器等内部有危险电压，则这部分电路应满足限 流电路的要求，否则设备的防触电类别不能归类 为III类设备，应归类为II类设备，其绝缘考核要 按II类设备考核。 3 I类或II类设备（如液晶显示器，扫描仪等）有 背光电路（backlig

18、ht circuit），灯逆变电路 （lamp inverter）等高压电路的部分需要满足限 流电路要求。,限流电路的测量,1使用的仪器 1） 数字存储示波器 2） 2000土10无感电阻器 3） 电容测量仪,限流电路的测量,2试验方法 将被试设备连接到电压为其额定电压的0.91.1倍之间的 最不利的电压的电源上，并工作在额定频率或额定频率范围内 最不利的频率（一般为额定频率范围的最高频率）下。 正常工作条件下，在限流电路中的任何两个(可触及)零部 件之间或任何这样的零部件与地之间接一个200010的无 感电阻器，用存储示波器监测电阻器两端的峰值电压及频率或 直流电压，然后计算出流过的峰值电流

19、或直流电流。 测量上述电路的电容量。 找出故障条件下有可能造成被测点电压上升或频率变化的 零部件，将这些零部件施加单一故障(即短路或开路)，然后重 复步骤的测量。 注:此处的“地”应考虑如下所有的接地零部件：保护接地端子；要求与保护接地连接的任何其他导电零部件；设备内部为功能目的而接地的任何导电零部件。,限流电路电流的测量举例,1. 桥接电容器电路的限流电路的测量 1）看电路图，测量桥接电容器两端的电压和频率。 2）先测量电容器和/或电阻器两管脚之间及管脚与地之间的等效电 容量，防止先测量电压设备损坏无法测电容量）； 3）测量电容器和/或电阻器两管脚之间及管脚与地之间的电压U （Umax和Umin，选其中较大者），频率(单位kHz)； 4）挑开桥接电容器和/或电阻器的次级管脚接入电阻（即在电容器 次级侧串入2000电阻），再测量2000无感电阻上的电压U （Umax和Umin，选其中较大者），从而计算出流过的电流。 5）计算限值：用测量的频率（高于1kHz)0.7mA(peak)得出电流 的限值。 6）施加单一故障的情况下，测量流过2000电阻的电流，比较测 量值和限值，以及根据测得的电压U判断电路的电容量是否超过 限值，从而判断该电路是否符合限流电路