电源插头放电安规要求分析

使用离线电源的电子设备插头放电过程分析

一：概述

为了抑制电磁干扰，现代电子设备一般都会在电源线的L极和N极之间并联一个X电容。由于X电容的存在，使得拔掉电源插头后一定的时间内，插头上会有一个剩余电压，根据GB9706.1标准，在拔掉电源后1秒，插头引脚之间，引脚和外壳之间的电压不得超过60V，或者放电能量不大于2毫焦，就可以认为电源插头上的剩余电压对人体是安全的。

二：关于交流供电

电被发明以来，相当长的时间都存在使用直流还是交流供电的争论，爱迪生主张使用直流供电，特斯拉则主张使用交流供电。由于交流电具有便于传输和升降压的优点，以及异步电动机的大量应用，现在的市电普遍都是交流电。

交流电就是指电流的方向周期性的改变的电源，特指我们现在使用的正弦交流电，波形如下：

Um

1/2T T 图1

-Um

如上图所示，电源电压在一个周期T内，随时间变化，前半个周期电压从0上升到峰值Um,然后回到0，后半个周期从0反向上升到-Um,到一个周期T时，电压再次回到0。如此周而复始，对于频率为50HZ的交流电源，周期T等于20毫秒。

三：拔掉电源插头的瞬间发生了什么？

当电源插头接如交流电源后，电子设备内的X电容即与电源连通，X电容上的电压与电源同步，按正弦规律变化，所以电源插头上的剩余电压，和拔掉电源插头的时机有关，如果在周期0和1/2T或者T时刻拔掉电源插头，则剩余电压为0，如果在1/4T时刻或3/4T时刻拔掉电源插头，则剩余电压最大,分别为Um或-Um。在一些电源电压不稳定的地区，交流电压的有效值Urms甚至高达265V，根据Um=√2Urms,断开插头的瞬间，剩余电压最大可能为265V*√2=374.8V，后续为方便计算，取整数375V。

四：断开电源后，插头上剩余电压的衰减过程。

图2

见上图，电网电压有效值为265V时，并且刚好在峰值电压时断开电源，并且电子设备处于待机状态，此时为最坏情况，CX上的峰值电压为375V，并且只能通过R1放电。如果在正波峰时断电，则插头电压衰减波形如图3所示：

Um

图3

如果在负波峰时断电，则插头衰减波形如图4所示：

图4

-Um

由图3和图4可见，插头上的剩余电压在断电瞬间最大，然后按指数规律迅速衰减。剩余电

压随时间的变化规律为U=Um∗e

。式中Um为断开时的峰值电压375V，U为剩余电压，

R为图2中放电电阻R1的值，C为图2中安规电容CX的值。t为断电后经过的时间。

现客户要求断电1秒后，剩余电压小于等于34V，在中小功率电源CX=0.22微法时，计按上式计算可得出R=1.89兆欧时，刚好在1秒后放电到34V，为了留足余量，我司的电源上R1取值为1兆欧，电阻变小，放电速度更快，峰值375V时，1秒后剩余电压仅为3.98V，不到4V，绝对是没有问题的。

五：测试说明

为了避免测试议器的内电阻对测量结果的影响，测试探头都是高内阻的，容易感应到电磁干扰。在图2中，断电后，电解电容EC1上的直流高压，虽然由于四个二极管D1-D4的阻断，不会返回到电源插头上，但由于MOS管的PWM信号还没有消失，高频信号可能会感应到电源插头上，需要使探头接触良好，做好屏蔽。如果测得的放电波形不是图3和图4所示波形，而是一个高频振荡信号，必然是干扰信号，必要时打开测试仪器的滤波功能。六：特例

1，按GB9706.1标准，CX电容小于或等于0.1微法时，不做线间电压试验，直接认为剩于电压和剩余能量满足安规要求。

2，有些产品没有EMC要求的，并没有安装CX电容，可以认为CX电容等于0微法，断电瞬间剩余电压即为0。如果测到竟然还有电压，应考虑测试方法和读数是否准确。

中山市东凤镇鸿湖电子电器厂

高原

2018年01月18日