信息技术设备的受限制电源

2009年11月23日 16:11    贾延安
关键词: 电源 , 设备 , 信息技术
作者:福建中检所电子部  邱凌 宋飞双  来源:电子产品世界 2009-11-10

  前言

  作为符合安全标准IEC60950-1(2001版或2005版)的信息技术设备,在其内部和外侧,应通过采用适当的材料和元器件以及适当的结构来减小引燃危险和火焰蔓延,比如设计能够限制元器件温度或限制功率输出的电路来减小引燃危险;采用阻燃材料或足够的空间减小火焰蔓延,必要时使用防火防护外壳。标准中认为受限制电源内的元器件、由限制电源供电但未安装在V-1级材料上的二次电路上的元器件、由非受限制电源供电的二次电路上的元器件等部件具有着火危险,需要防火防护外壳;而由受限制电源供电的二次电路中的连接器和上的安装在V-1级材料上的元器件等,部件则不需要防火防护外壳。另外对于可以连接附加设备或附件(如扫描仪、鼠标、键盘、DVD驱动器等)的设备,在无法事先确认这些外设的外壳是否符合防火要求的情况下,依据标准IEC60950-1(2005版),连接这些外设的数据接口应当由受限制电源供电。在标准IEC60950-1 (2001版)中受限制电源分为内在受限制和非内在受限制两类,而在标准IEC60950-1(2005版)中则明确分为无过流保护装置和有过流保护装置两类。对于由交流电网供电或由可充电电池供电但同时由交流电网充电的受限制电源,应该用隔离变压器同交流电网隔离。

  内在受限制电源(无过流保护装置)

  如果一个受限制电源在没有输出过流保护装置的情况下,采用以下三种任一方案限制输出电流和功率,并且满足表1的要求,那么可以判定为内在受限制电源:

  (1)内在地限制输出并符合表1的要求;

  (2)使用一个线性的或非线性的阻抗(如果使用正温度系数装置,则该装置应当符合IEC 60730-1的相关要求)限制输出并符合表1的要求;

  (3)使用一个调节网络,在调节网络的正常工作条件下和单一故障条件下(开路或短路)都限制输出并符合表1的要求。

  非内在受限制电源(有过流保护装置)

  如果一个受限制电源使用过流保护装置(应当是一个熔断器或是一个不能调节的非自动复位的机电装置)限制输出电流和功率并符合表2的要求,那么可以判定为非内在受限制电源。过流保护装置的电流额定值是按照其在120S内所切断的2.1倍额定值电流来设定的。在标准IEC60950-1 (2001版)中还有这么一个方案,受限制电源可以使用一个调节网络,在其正常工作条件下限制输出符合表1的要求,而在单一故障条件下(开路或短路),则由一个过流保护装置限制输出并符合表2的要求。这个方案在标准IEC60950-1 (2005版)中已取消了。

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  受限制电源的测试与判定

  从表1和表2可以看出,我们判定受限制电源需要测试3个参数:输出电压(Uoc)、输出电流(Isc)和视在功率(S)。首先我们要确定受限制电源的输入电压,根据电源标称的额定电压或范围并考虑电压容差后来取值,建议选择在各额定电压及容差上下限和一些典型电压状态下测量,不过在一般情况下,取容差上下限是大家都比较认可的方法,比如一个交流额定输入为100V~240V的开关电源,那么按照标准IEC60950-1的容差要求,分别在90V和254.4V交流输入的状态下测量,如果考虑中国差异,则取90V和264V。输出电压(Uoc)是在正常工作条件下,断开电源所有负载电路后测得的正弦交流输出或无纹波直流输出电压有效值。对于输出交流电压为非正弦波或输出直流电压的纹波大于10%的电源,其峰值电压不能超过42.4V。输出电流(Isc)是把电源的过流保护装置旁路(如果有)后,接上可调的非容性负载,以获得最大输出电流有效值,在调整负载测量输出电流的同时要记录不同输出电流所对应的输出电压,以期得到最大的输出视在功率(S),因为输出电流最大的状态并不一定对应于输出视在功率最大的状态。需要说明的是,在没有过流保护装置时,如果电源是通过电子电路或正温度系数装置来限制输出的话,输出电流(Isc)和输出视在功率(S)要在施加负载5s后测量,其他情况则要在60s后测量。如果设备还可由可充电电池供电,那么必须将电池充满后进行测试。不论是工频线性电源还是高频开关电源,由于隔离变压器自身尺寸和阻抗的限制以及电路中过流保护装置或PPTC(高分子正温度系数热敏电阻)的运用,大多数中小功率电源都能满足标准IEC60950-1(2005版)的受限制电源要求,但如果依据标准IEC60950-1(2001版)则有可能出现不同的判定结果,比如一个没有过流保护装置的电源适配器,额定输出为5V/6A,实测输出电压(Uoc)为5.1V,输出电流(Isc)为6.5A,视在功率(S)为31.2VA(大于25.5VA,但小于100VA),从表1可以看出这个电源适配器就属于这种情况。现在制造商为了降低市场准入成本,往往以一个系列规格的适配器申请认证,输出电压和电流跨度很大,这时特别要注意各个电压范围内受限制电源的测试和判定。

  结语

  受限制电源并不是通过安全认证的必要条件,但它同被供电设备的防火防护要求却有着紧密的联系,采用受限制电源可以在一定程度上降低生产成本和防火要求,因此我们在实际选择和应用时要予以测试。万一出现测试结果处于判定临界状态时,虽然可以用评估不确定度的方法作出判定,但是在无法保证所有的产品的一致性的前提下,而终端产品制造商出于特殊需要又必须选配这样电源的话,从安全和可靠性出发,还是把其作为非受限制电源来对待。特别是Ⅲ类设备,如果可配用多种电源适配器或可充电电池,更需要确认它们是否都满足受限制电源的要求,作为用户也不能擅自更换使用不是制造商提供或声明范围内的适配器和电池,以免带来安全隐患!对于用CB测试报告获取CCC证书的受限制电源适配器,测试工程师也要进行确认试验,如果测试报告所依据的标准是IEC60950-1 (2005版),而目前CCC认证所依据的标准是GB4943-2001(等效于IEC60950:1999),标准的差异可能出现判定结果的不同,在测试结果为非受限制电源的情况下,笔者建议制造商把铭牌上受限制电源的简称“LPS”(如果有)标识去除,避免产生误导。

  参考文献:

  [1] IEC60950-1:2001《Information technology equipment Safety Part 1:General requirements》

  [2] IEC60950-1:2005《Information technology equipment Safety Part 1:General requirements》

  [3] EN60950-1:2002《Information technology equipment Safety Part 1:General requirements》

  [4] EN60950-1:2006《Information technology equipment Safety Part 1:General requirements》

  [5] GB4943-2001《信息技术设备的安全》
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