《手机》【心得】了解充电器与 感电之关联性
2021-08-24 12:03:09来源:巴哈姆特发布:佚名
常见的 充电器属于Cl -II第二级(没有接地)的小功率交换电源,交换电源运作时其高频变压器会产生高频共模交换杂讯,如果没有将其抑制的话,会沿着输出端去干扰用电的负载。第二级交换式电源中将杂讯旁路的方式,就是透过一个Y电容,跨接在一次侧与二次侧之间,将该交换杂讯”短路”,避免从输出端去干扰负载。以下是充电器中Y电容在电路上连接的实际照片:
除设置Y电容,还刻意将一次侧与二次侧间的电路板切出开口,并使用塑胶隔板,增长绝缘路径,减少漏电风险
为了降低共模杂讯,改 EMC(电磁相容),Y电容必须跨接在高电压的一次侧与低电压的二次侧之间,所以其安全性相当重要,这个Y电容必须选择正确的容值来达到最佳的杂讯短路效果,还要经过安规认证,使其有最小的漏电电流,对于非医疗用的第二级交换电源,其漏电流应小于85uA,但因为漏电流不等于0,所以使用高输入阻抗的电表量测时,在输出的负极线路上就会测得输入电压一半的电压
以下透过实际 ,来说明充电器Y电容在输出负极以及 上,会有什幺样的结果
下图左边是三用电表,右边三支 用充电线 在已经通电的充电器上
将电表转到交流电压档, 者手握一支探棒,双脚直接踩在磁砖地板上,然后用另一支探棒去接触
当探棒碰触右边的 ,因为 的正面不是导电材料(玻璃),所以不会有电压差,碰触 部分的塑胶外壳也是一样的结果
因充电器内Y电容会有微小漏电流从充电线的负极/屏蔽层传过来,当由人体传导接地后,就会产生交流输入电压一半(115/2=57.5V)的电压差。
所以当探棒碰触左边 充电线 头的金属部分,因为充电线屏蔽层与负极相通,所以连接屏蔽层的 头外壳就会测到53VAC的电压,因为这支 外壳也是塑胶製,所以碰触 部分就不会出现电压差
中间的 下面有外露的金属螺丝,用探棒碰触到金属螺丝时可以量到53VAC的电压差,表示这支 的金属螺丝与充电线的屏蔽层/负极相通
把中间的 翻过来,这支 背面採用金属外壳,金属外壳表面分成有阳极处理与没有阳极处理的区域,用探棒在未阳极处理的金属外壳(如背面LOGO、镜头旁的金属圈)上也可以测到53V的电压差,表示金属外壳也与充电线的屏蔽层/负极相通
为何电表可以测到电压,但人体没有触电的感觉?因为三用电表的电压档属于高阻抗输入,所以可以测到由Y电容的微小漏电流所产生的电压差
手上的三用电表有一个比较特别的档位,叫做LoZ ACV(低输入阻抗电压档),这个档位可透过降低输入阻抗方式,来排除电路 中所谓的”假性电压”(Ghost Voltage),这时用LoZ ACV档再测一次中间 背面的金属外壳,可以发现到电压不见了,表示说Y电容运作正常时,其微小漏电流通过正常人体阻抗下,是不会产生危险电压的
用小电流档, Y电容对人体的漏电流,仅有48uA,比起规範的85uA还要小,表示说此充电器使用的Y电容符合安规规範
以上透过实际测量,了解第二级交换式电源的Y电容于安规规範下对接地人体所产生的漏电流及电压差。假如充电器採用劣质的电容,于最糟糕的情况下电容本体可能会发生短路失效,这等于让使用者直接暴露在一次侧高压的风险之下,并导致严重的触电事故(如同新闻中充电时使用 ,而被电死的案例),正规的Y电容,会将发生短路的机率降到最低,避免危害使用者的安全
除了 的金属外壳外,耳机也是一个会与屏蔽层/负极相通的装置,因为同样会接触人体,所以也是一个Y电容漏电流传导至人体的路径
为了确保充电的安全,必须使用合格的充电器,将此漏电流控制在安全範围内。除此之外,人体阻抗改变与体质差异,在相同漏电流下亦会有不一样的感受,所以要记得不要在潮湿/有水气的环境下充电,因为在潮湿/有水气的环境下,人体的等效阻抗会降低,就会对较小的电流产生触电感
假若要完全排除Y电容漏电流产生的影响,可以採用传统变压器的线性电源,就能排除来自交换电源的共模杂讯及Y电容产生的漏电流/电压差问题
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