手持机锂电池充电器的安全要求和试验方法

 移动通信手持机锂电池充电器的安全要求和试验方法

市场上的电池充电器形色各异，有的使用电源线，有的不使用。直接插入式充电器不使用电源线，电源插头和充电器外壳构成一完整部件，其重量靠墙上插座来承载，市场上常见的“坐充”就是这类充电器。使用电源线的充电器，与电源连接的方式又分两种：可拆卸的和不可拆卸的。可拆卸的电源软线利用适当的电器连接器与充电器连接以供电，不可拆卸的电源软线固定在充电器上或与充电器装配在一起来供电。

市场中有的产品称为充电器，但实际上是适配器，我们有必要区分这两种功能。适配器主要是把交流市电转换成直流电，根据电池的规格提供相应的电压电流，一般采用恒压恒流方式，能够隔离主电压和危险电压，对市电波动有一定耐受力，需要时可安全关断。而充电器的主要功能是把充电电流限制在一个安全水平上，主要采用恒流方式，能检测充电的完成，根据某种算法终止充电以延长电池寿命，若发现电池异常可终止充电。这两种功能可分别实现，也可组合在一个物理实体中。GSM手机通常包含充电功能，与手机配套的只需适配器，而CDMA手机往往不包含充电功能，这样减少了手机设计的复杂性和工作状态时产生的热量。理解这些概念有助于更有针对性地使用该标准。

2.1交流输入电压

充电器的额定输入电压为交流220 V，频率为50 Hz，为了保证安全性，充电器应能承受市电一定范围内的波动，标准中要求的电压波动范围是其额定值的85 %～110 %，频率的波动范围是±2 Hz。

2.2 电源线组件

(1)电源线组件应符合GB2099的要求;

(2)电源线组件的额定值应大于充电器电源要求的额定值;

(3)电源软线的导线截面积应不小于0.75mm2;

(4)电源线组件中的电源软线应符合下列要求：

*如果电源软线是橡皮绝缘，则应是合成橡胶，应符合GB5013对通用橡胶护套软电缆的要求;

*如果电源软线是聚氯乙烯绝缘的，应符合GB5023对轻型聚氯乙烯护套软线的要求。

2.3 隔离变压器

安全隔离变压器在构造上应保证在出现单一绝缘故障和由此引起的其他故障时，不会使安全特低电压绕组上出现危险电压。隔离变压器应按照GB4943中附录C的有关规定进行试验。

2.4 说明和标牌的要求

2.4.1 一般要求

厂家应向用户提供足够的资料，以确保用户在按厂家的规定使用时，不会引起本标准范围内的危险。应使用标准简体中文书写。标记应是耐久和醒目的，能承受标记耐久性试验。首先用一块蘸有水的棉布擦拭15s，然后再用一块蘸有汽油的棉布擦拭15s，标牌应清晰，不应轻易被揭掉，不应出现卷边。

2.4.2 说明书

厂家应提供必要的使用说明书，对充电器在操作、维修、运输或储存时有可能引起危险的情况提醒用户特别注意。

2.5 结构设计要求

2.5.1 稳定性

直接插在墙壁插座上、靠插脚来承载其重量的充电器，不应使墙壁插座承受过大的应力。可通过插座应力试验检验其是否合格。充电器应按正常使用情况，插入到一个已固定好的没有接地接触件的插座上，该插座可以围绕位于插座啮合面后面8mm的距离处，与管件接触件中心线相交的水平轴线转动。为保持啮合面垂直而必须加到插座上的附加力矩不应超过0.25Nm。

2.5.2 结构细节

电池极性接反以及强制充电或放电可能导致危险，所以在设计上应有防止极性接反以及防止强制充放电的措施。将起保护作用的任何元件一次一个地短路或开路，并强迫充放电各2小时，充电器应不起火、不爆炸。

2.5.3 防触及性(电击及能量危险)

充电器正常使用时应具有防触及性，防止电击及能量危险。

如果特低电压电路的外部配线的绝缘是操作人员可触及的，则该配线应：

*不会受到损坏或承受应力;

*不需要操作人员接触。

2.5.4 连接布线

(1)对使用不可拆卸的电源软线的充电器应装有紧固装置：

*导线在连接点不承受应力;

*导线的外套不受磨损;

*电源软线应能承受拉力试验，电源软线应承受30N的稳定拉力25次，拉力沿最不利的方向施加，每次施加时间为1s，电源软线应不被拉断;

*电源软线紧固装置应由绝缘材料制成，或由具有符合附加绝缘要求的绝缘材料的衬套制成。

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(2) 电源软线入口开孔处应装有软线入口护套，或者软线入口或衬套应具有光滑圆形的喇叭口，喇叭口的曲率半径至少等于所连接最大截面积的软线外径的1.5倍。

软线入口护套应：

*设计成防止软线在进入充电器入口处过分弯曲;

*用绝缘材料制成;

*采用可靠的方法固定;

*伸出充电器外超过入口开孔的距离至少为该软线外径的5倍，或者对扁平软线，至少为该软线截面长边尺寸的5倍。

2.6 外壳表面

当用户碰触到电池外壳时，其温度不应造成用户的突然反应使他受伤，人对温度的反应不仅是度数的高低，还取决于外壳材料的传导特性和热容量，60℃的金属外壳比70℃的塑料外壳感觉要烫，UL和IEC的相关标准中对非金属外壳温升的规定不超过50℃，而手机电池的外壳绝大部分是非金属材料，因此本标准借鉴了该规定，要求如下：充电器额定工作2小时后，测量其外壳表面温度变化小于1℃/h即认为温度稳定，此时测量其外壳表面温升应小于50℃。

2.7 输出短路保护

充电器应有短路的自动保护功能。将充电器输出短路，充电器应能自动保护，故障排除后应能自动恢复工作。

2.8 绝缘电阻

在常温条件下，用绝缘电阻测试仪直流500 V电压，对充电器主回路的一次电路对外壳、二次电路对外壳及一次电路对二次电路进行测试，充电器的绝缘电阻应不低于2 MΩ。

2.9 绝缘强度

用耐压测试仪对充电器进行绝缘强度试验，且充电器必须是在进行完绝缘电阻试验并符合要求后才能进行绝缘强度的试验。

一次电路对外壳、一次电路对二次电路应能承受50 Hz、有效值为1500 V的交流电压(漏电流≤10 mA)，二次电路对外壳应能承受50 Hz、有效值为500 V的交流电压(漏电流≤10 mA)，应无击穿与无飞弧现象。试验电压应从小于一半规定电压值处逐步升高，达到规定电压值时持续1 min。

2.10 异常工作及故障条件下的要求

充电器的设计应能尽可能限制因机械、电气过载或故障、异常工作或使用不当而造成起火或电击危险。变压器过载试验按照GB4943中附录C1的要求进行。可模拟下列故障条件：

*一次电路中任何元器件的失效;

*二次电路中任何元器件的失效。

2.11 材料的可燃性要求

充电器外壳和印制板及元器件所用的材料应能使引燃危险和火焰蔓延减小到最低限度，为V-2级或更优等级。在进行耐热及防火试验时，V-0级材料可以燃烧或灼热，但其持续时间平均不超过5s，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉引燃。V-1级材料可以燃烧或灼热，但其持续时间平均不超过25s，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉引燃。V-2级材料可以燃烧或灼热，但其持续时间平均不超过25s，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物会使脱脂棉引燃。进行本试验时可能会冒出有毒的烟雾，在适用的情况下，试验可以在通风柜中进行，或者在通风良好的房间内进行，但是不能出现可能使试验结果无效的气流。

试验火焰应利用本生灯获得，本生灯灯管内径为9.5mm±0.5mm，灯管长度从空气主进口处向上约为100mm。本生灯要使用热值约为37MJ/m3的燃气。应调节本生灯的火焰，使本生灯处于垂直位置，同时空气进气口关闭时，火焰的总高度约为20mm。火焰顶端应与样品接触，烧30s，然后移动火焰停烧60s，再在同一部位烧30s。

在试验期间，当试验火焰第二次撤离后，样品延续燃烧不应超过1min，且样品不应完全烧尽。

2.12 自由跌落试验

充电器从1m高度处自由跌落到硬木表面3次，其表面应无裂痕等损坏。

2.13 湿热试验

试验方法按GB/T 2423.9 – 2001 中“试验 Cb” 的要求进行。产品无包装，试验严酷等级为：温度 40 ℃±2 ℃，相对湿度(93±3)%RH，试验持续时间为2 d。试验后应符合4.7.2的要求。

小结

本标准在制订过程中借鉴了国际相关标准，如IEC62133、IEC61960、UL1642、UL2045等，参考了GB 4943 – 2001《信息技术设备的安全》等标准，力求标准条款适合我国国情，试验方法具有可操作性。本标准在编制过程中遵循了《ISO技术工作导则》中的可证实原则:即规定的技术要求能用试验方法加以论证,若暂时没有科学的方法进行试验或检验,以及不能稳定可靠地得出确切检验结果时,就不将这样的条款列进标准。

部分安全试验分别针对锂电池和锂电池芯，因此该标准对锂电池和锂电池芯分别进行了定义。充电器的安全性不能仅仅通过输出特性的检查来确定，因为输出特性良好并不能保障充电器的可靠性，所以该标准规定对充电器的全面性能进行考察，包括对变压器、电源线等元器件的安全要求和结构设计要求。充电器应保证在故障条件下都不对人身安全构成威胁，所以该标准对此做了规定。充电器除应具有电气防护功能外，也应具有防火防护功能，根据同类产品的要求，该标准将其防火材料等级规定为V-2级。