一．溫升的產(chǎn)生及危害

電子產(chǎn)品設(shè)備在正常使用過程中，其內(nèi)部的電子元件如電阻器、電容器、繞組（變壓器、電感線圈、消磁線圈）半導(dǎo)體器件（特別是大功率器件）等都要消耗電能，其中一部分以熱能的形式向外散發(fā)，使設(shè)備各個(gè)部分的溫度不同程度的升高。

當(dāng)電子電器設(shè)備的溫度升高時(shí)，有可能導(dǎo)致以下不良結(jié)果：

1.設(shè)備的安全絕緣性能損壞或降級(jí)，容易造成使用操作人員受到電擊危險(xiǎn)或因絕緣性能降級(jí)使設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生放電、打火，引燃可燃物體產(chǎn)生危險(xiǎn)

2. 電子電器設(shè)備可觸及部分如設(shè)備的外表面、旋鈕、手柄等的溫度過高，當(dāng)人體不經(jīng)意觸碰到時(shí)可能對(duì)人體造成灼傷。

3.設(shè)備內(nèi)部的溫度過高，有可能引起機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的不穩(wěn)定性，如作為絕緣支撐結(jié)構(gòu)方面的熱塑性材料的軟化、變形導(dǎo)致危險(xiǎn)帶電件間的電氣間隙和爬電距離減少而產(chǎn)生危險(xiǎn)。

4.溫度過高會(huì)造成電子電器設(shè)備中元器件內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)速度加快，從而產(chǎn)生較大電流，而承受較大電流、較高溫度的電子元器件就比較容易加速老化，Zui終導(dǎo)致整機(jī)設(shè)備的使用壽命降低。

所以電子產(chǎn)品的溫升試驗(yàn)是電子產(chǎn)品安全認(rèn)證型式試驗(yàn)中的重要內(nèi)容。

二．安全溫升試驗(yàn)環(huán)境溫度影響驗(yàn)證方案

現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)產(chǎn)品在安全認(rèn)證型式試驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度都有相應(yīng)的規(guī)定，如GB8898-2001,《音頻 視頻及類似電子設(shè)備安全要求》中：如另有規(guī)定外，環(huán)境溫度為15～35℃；GB4706.1-1998《家用和類似用途電器的安全 第一部分通用要求》和GB13028-91

《隔離變壓器和安全隔離變壓器技術(shù)要求》中：規(guī)定的環(huán)境溫度為20℃±5℃；

GB7000.1-2002《燈具一般安全要求與試驗(yàn)》中：規(guī)定的環(huán)境溫度為10℃～30℃；GB4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》中規(guī)定:試驗(yàn)室環(huán)境溫度除非征得有關(guān)方面同意，不得超過制造商技術(shù)規(guī)范允許的Zui高室內(nèi)環(huán)境溫度或25℃，兩者中取較大者。

但電子產(chǎn)品在實(shí)際使用工作環(huán)境中，完全有可能超出標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度，尤其是當(dāng)設(shè)備處于相對(duì)嚴(yán)酷的環(huán)境條件下，如高溫?zé)釒У貐^(qū)，此時(shí)的環(huán)境溫度對(duì)于電子產(chǎn)品的溫升是否有影響，有多大影響，正是本次驗(yàn)證試驗(yàn)中要探討的。

本次驗(yàn)證試驗(yàn)要求，選擇開關(guān)電源適配器，電源變壓器在環(huán)境溫度為5℃到40℃每隔5℃的不同環(huán)境條件下，測(cè)量其工作溫升，得出環(huán)境溫度對(duì)電子產(chǎn)品工作溫升影響性的驗(yàn)證分析結(jié)論。

本次驗(yàn)證試驗(yàn)的試驗(yàn)樣品選擇

1) 上海通潤(rùn)電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的TRAB1-12C型開關(guān)電源適配器電氣參數(shù)為：

輸入：220V～ 50HZ 1.0Amax

輸出： 12V 2A 24W

2) 江蘇辰陽電子有限公司生產(chǎn)的TDB-6-B1 型電源變壓器

電氣參數(shù)為：

輸入：220V～ 50HZ

輸出： 15V～ 0.4A

三．模擬環(huán)境溫度的方法及可行性

為了模擬由5℃-40℃每5℃一試的環(huán)境溫度，我們選擇將試品放入PL-4G高低溫試驗(yàn)箱中進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)GB/T2423.1-2001《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第二部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)A:低溫》，GB/T2423.2-2001《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第二部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B:高溫》標(biāo)

準(zhǔn)中規(guī)定，散熱試驗(yàn)樣品較好的試驗(yàn)方法是在無強(qiáng)迫空氣循環(huán)下進(jìn)行的，如果試驗(yàn)樣品任何表面與其對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)箱壁的距離＞15cm，且試驗(yàn)箱體積對(duì)試驗(yàn)樣品體積之比不小于5：1，試品應(yīng)盡可能放在試驗(yàn)箱中心位置，以使在試品與試驗(yàn)箱壁之間任何部分有足夠的空間，則

認(rèn)為符合模擬“自由空氣”條件，PL-4G試驗(yàn)箱的體積是100×100×80cm3，開關(guān)電源適配器的體積是6×11×3cm3,電源變壓器的體積是5×4.5×4.5cm3試驗(yàn)箱體積對(duì)試品體積均>>5：1，同時(shí)為了限制輻射影響，用黑色防風(fēng)罩放入試驗(yàn)箱內(nèi)，試品在防風(fēng)角的位置符合

試品與試驗(yàn)箱壁之間的距離。

試驗(yàn)箱足夠大，但不用強(qiáng)迫空氣循環(huán)就不能符合規(guī)定的環(huán)境溫度，考慮到氣流對(duì)溫升的影響，因?yàn)闅饬鲗儆趶?qiáng)迫對(duì)流,對(duì)試品來說是附加的額外散熱，對(duì)流散熱公式為:

P1=a(1+b V )Sτ1.25

式中：P1為對(duì)流散熱功率

a為對(duì)流散熱指數(shù)

b 為與氣流速度有關(guān)的常數(shù)

V 為強(qiáng)迫對(duì)流風(fēng)速

S為散熱表面積

τ為試品穩(wěn)定溫升值

從式中可看出，a、b均為常數(shù)，對(duì)散熱功率P1影響較大的是強(qiáng)迫對(duì)流風(fēng)速V即氣流和試品穩(wěn)定溫升值τ,當(dāng)V=0時(shí)，即無空氣流動(dòng)時(shí)，P1Zui小。故為保證樣品溫升驗(yàn)證試驗(yàn)的正確性，在試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)存在外來氣流，參考GB/T2423.1-2001，GB/T2423.2-2001標(biāo)準(zhǔn)中的方

法A進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)箱中溫度達(dá)到要求的環(huán)境溫度(有強(qiáng)迫氣流)，將試驗(yàn)箱中的試驗(yàn)樣品通電工作，然后試驗(yàn)箱停止工作(無強(qiáng)迫氣流)，在試品工作(溫升)穩(wěn)定后，測(cè)量其各布測(cè)點(diǎn)的溫升及試驗(yàn)箱環(huán)境溫度，每個(gè)環(huán)境溫度測(cè)試點(diǎn)均用此方法測(cè)試，由于試驗(yàn)箱足夠大，所

以試驗(yàn)箱內(nèi)環(huán)境溫度變化較慢，在試品工作(溫升)穩(wěn)定時(shí)，試驗(yàn)箱內(nèi)環(huán)境溫度基本滿足規(guī)定要求。

四．試驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)并得出溫升測(cè)量的數(shù)據(jù)

先以TRAB1-60-12C型開關(guān)電源適配器為例，按GB4943-2001標(biāo)準(zhǔn)中1.4.5、1.4.12、1.4.13條，在正常工作條件下即設(shè)備規(guī)定的試驗(yàn)條件（包括額定負(fù)載）下進(jìn)行工作，給設(shè)備Zui不利的電源電壓，使設(shè)備充分發(fā)熱產(chǎn)生Zui高的溫度或溫升，通過1.6.2條輸入電流測(cè)試得到如下

數(shù)據(jù)：

電壓 242V 220V 198V

電流 0.305A 0.322A 0.342A

功率 28.5W 28.5W 28.5W

通常非線性電源設(shè)備在電壓低的狀態(tài)下，其輸入電流較大，設(shè)備的發(fā)熱量大，溫升高。而線性電源設(shè)備在電壓高的狀態(tài)下，其輸入電流較大，設(shè)備的發(fā)熱量大，溫升高。所以，開關(guān)電源適配器Zui不利的電源電壓為198V；而電源變壓器為線性電源設(shè)備，其試驗(yàn)電壓應(yīng)為242V。按照發(fā)熱試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)選擇的相關(guān)要求，在開關(guān)電源適配器相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上布10個(gè)熱電偶，電源變壓器用繞組法來測(cè)試初級(jí)線圈的溫升，其余鐵芯、骨架用熱電偶法測(cè)量，并在測(cè)試樣品周圍布5個(gè)熱電偶來監(jiān)測(cè)樣品周圍的環(huán)境溫度。測(cè)試所用的儀器為DH3815T靜變態(tài)測(cè)試系統(tǒng)和TH2512B型智能直流低電阻測(cè)試儀，具體的試驗(yàn)方法按前面的方法來進(jìn)行，表1、表2分別是開關(guān)電源適配器和電源變壓器各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在規(guī)定的各個(gè)環(huán)境溫度下測(cè)出的溫升值。

表1：（開關(guān)電源適配器溫升、溫度測(cè)試結(jié)果表）

表2 中變壓器初級(jí)繞組的溫升是按直流銅阻法計(jì)算得到的，但對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中溫升限值應(yīng)減

少10K。

式中：△t室溫﹙試驗(yàn)終了時(shí)﹚條件下的溫升

R1-試驗(yàn)開始時(shí)﹙即溫度T1下﹚的繞阻電阻值

R2-試驗(yàn)終了時(shí)﹙即已建立熱穩(wěn)態(tài)下﹚的繞阻電阻值

T1-試驗(yàn)開始時(shí)的室溫

T2-試驗(yàn)終了時(shí)的室溫

下圖分別是開關(guān)電源適配器變壓器線圈和外殼的溫升、溫度 曲線圖

圖1：（開關(guān)電源適配器變壓器線圈溫升、溫度曲線圖）

圖2 ：（開關(guān)電源適配器外殼溫升、溫度 曲線圖）

從表1、表2和圖1、圖2曲線圖中可以看出，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)上的溫升在環(huán)境溫度為5℃-40℃范圍內(nèi)的變化似乎并不大，但這些測(cè)試點(diǎn)上的溫度實(shí)則上隨著環(huán)境溫度的變化也同步變化，GB4943-91和GB13028-91 標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的Zui高溫升限值(△Tmax)是基于環(huán)境溫度為25℃時(shí)作出的，但當(dāng)設(shè)備的使用工作環(huán)境溫度變化時(shí)，其相對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中Zui高溫升限值ΔT的關(guān)系式為；

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了Zui高溫度限值（Tmax）

則dTmax=Tmax-Tmra

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了Zui高溫升限值(△Tmax)

則dTmax=△Tmax+25-Tmra

式中，dTmax——零部件折算后的Zui高溫升限值；

Tmra ——制造廠商技術(shù)規(guī)范允許的Zui高使用環(huán)境溫度或25℃，兩者取較大者。

例1：可能被接觸到的設(shè)備外表面，材料為塑料的Zui高溫升GB4943-2001標(biāo)準(zhǔn)中表4A規(guī)定為70K，若其在Zui高使用環(huán)境溫度為35℃時(shí)，工作使用時(shí)的Zui高溫升限值為

dTmax=△Tmax+25-Tmra=70+25-35=60k

例2: 電容器上標(biāo)識(shí)的Zui高溫度為105℃。若制造廠商規(guī)定的Zui高使用環(huán)境溫度為40℃，

則折算后的溫升限值為

dTmax=Tmax-Tmra=105-40=65K

例3：采用E級(jí)材料絕緣的繞組，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的Zui高溫升限值為90K，若規(guī)定的Zui高使用環(huán)境溫度為40℃時(shí)，則折算后的溫升限值為

dTmax=△Tmax+25-Tmra=90+25-40=75K

由此看出，設(shè)備使用工作的環(huán)境溫度越高，其相對(duì)應(yīng)的溫升限值越低，所要求散熱的能力越強(qiáng)，以防止元器件因發(fā)熱過高而引起損壞或出現(xiàn)性能降級(jí)，反之設(shè)備使用工作的環(huán)境溫度越低，其相應(yīng)的溫升限值就越高，對(duì)設(shè)備所要求散熱的能力就越低。

五．根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)得出驗(yàn)證結(jié)論

一般情況下，由于感覺環(huán)境溫度變化對(duì)溫升影響不是很大，往往容易忽視其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，但是環(huán)境溫度對(duì)受試設(shè)備的Zui高溫升限值有較大影響，所以可以說，環(huán)境溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的判定是有較大影響的。假如設(shè)備試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度較高，測(cè)出的溫升值又接近標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的Zui高溫升限值時(shí)，就要考慮到是否要重新修正該環(huán)境溫度下的Zui高溫升限值了，所以我們?cè)谧鲭娮赢a(chǎn)品設(shè)備溫升試驗(yàn)時(shí)，要盡量在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，這樣才能得到相對(duì)真實(shí)的測(cè)量結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

GB4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》

GB13028-91《隔離變壓器和安全隔離變壓器技術(shù)要求》

GB/T2423.1-2001《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第二部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)A:低溫》

GB/T2423.2-2001《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第二部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)B:高溫》