浅析限流电路

摘要：本文结合GB4943.1-2011《信息技术设备 安全第一部分：通用要求》标准对限流电路的作用及含义，评测要素，适用场合，测试方法及应用实例等四个方面进行阐述。

关键词：电击；限流电路；SELV

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.9.007

引言

限流电路即“作了适当的设计和保护的电路，使得在正常工作条件下和单一故障条件下，能从该电路流出的电流是非危险的电流”。单一故障即包括任何绝缘（双重绝缘或加强绝缘除外）或任何元器件（具有双重绝缘或加强绝缘的元器件除外）的失效，如：半导体器件和电容器的短路和开路，使集成电路形成功耗过大的内部故障，一次电路的载流零部件和可触及的导电零部件之间的基本绝缘失效等。同时，GB4943.1-2011标准中还提到“允许操作人员接触限流电路中的零部件”，所以，限流电路是一个没有危险的电路，是允许操作人员触及的电路。本文从评测要素、适用场合、测试方法、应用实例等四个方面来对限流电路逐一进行阐述。

表1 频率与限流电路限值关系

表2 电路电压与相应电容量限值关系

图1 测量仪器

图2 替换的测量仪器

评测要素

标准中规定限流电路需考虑以下几个要素：电路频率和电流，电路电压和电容量，电路的互联要求。

频率和电流

在限流电路中的任何两个零部件之间或任何这样的零部件与地之间接一个无感电阻器（2000Ω土10%），无感电阻器是人体模拟电阻，流过该电阻器的稳态电流应满足表1要求。从表一中可以看出，当电路中频率f不超过1kHz时，测得的稳态电流应不超过0.7mA峰值或2mA直流值；当电路中频率f大于1kHz时，测得的稳态电流限值为0.7乘以kHz为单位的频率值，但应不超过70mA峰值，见表1。

当然，标准中允许使用图1中的测量仪器代替无感电阻器，测量电压值U2 ，电流值是用测量的电压值U2除以500计算得到的，计算值不应超过0.7mA峰值。也允许在使用图2替换的测量仪器时，测得的电流值不超过0.7mA峰值。

电压和电容量

电容器放电过程具有瞬态特性，限流电路根据电容器的储存电荷量或者储存能量来判断对人体是否具有电击危险。由表2可知，当电压不超过0.45 kV时，电路电容量应不超过0.1mF；当电压大于0.45kV，不超过15kV时，电路电容量应不超过(45/U) nF；当电压大于15kV时，电路电容量应不超过 (700/U2)nF。表2中限值45/U相当于储存电荷量45μC，限值700/U2相当于存储350J的能量。由此可见，限制电容量本质上是对电容器储存电荷量或储存能量的限制，进而起到防触电保护作用。

互联要求

限流电路允许由其他电路供电或连接到其他电路，但需满足两个条件：一是正常工作条件下，限流电路满足上述的限值要求；而且当限流电路中或限流电路所连接的其他电路中的任何元器件或绝缘发生单一失效时，限流电路应当持续满足上述的限值要求。限流电路的可触及零部件与其他电路的隔离应当符合SELV电路的要求。SELV电路是作了适当的设计和保护的二次电路，使得在正常工作条件下和单一故障条件下，它的电压值均不会超过安全值的电路。如在正常工作条件下，任何两个导体之间和任何一个这样的导体和地之间的电压不得超过42.4V交流峰值或60V直流值；在单一故障时，任何两个导体之间和任何一个这样的导体与地之间的电压经过200ms后不得超过42.4V交流峰值或60V直流值，此外电压不得超过71V交流峰值或120V直流值。SELV电路所呈现的电压是可以接触的安全电压。

适用场合

如果可触及的导电零部件或电路与其他零部件是通过双重绝缘或加强绝缘来隔离的，而这些绝缘上又桥接有电容器或电阻器，则这些可触及的零部件或电路应符合限流电路的要求。另外，在一些液晶显示器和液晶电视中含有逆变器的电路也应符合限流电路的要求。

表3 CN801输出测试结果

图3 I类显示器逆变输出电路

测试方法

对于存在有桥接电容或桥接电阻的限流电路的测试步骤如下：

1、测量桥接电容或桥接电阻两管脚之间的等效电容量，以及电压U；

2、将无感电阻（2000Ω土10%）串接在桥接电容或桥接电阻的次级端；

3、测出电阻两端的电压及频率；

4、计算出流过电阻的电流，参照表1，由测得的频率f计算出电流限值；

5、比较测量值和限值，同时根据测得的电压U判断电路的电容量是否超过限值，从而判断该电路是否符合限流电路的要求；

6、施加单一故障，重复步骤1-5，测出在单一故障条件下，限流电路是否仍满足限值的要求。

对于含有逆变器的限流电路的测试方法同上述存在有桥接电容或桥接电阻的限流电路的测试方法一致。

应用实例

下面，我们就来看一个典型的应用实例，图3所示的是一个I类显示器逆变电路，图中PT801为逆变变压器，CN801为其一逆变输出端子。CN801的电压超过交流峰值42.4V或直流值60V，即超过SELV电路限值电压，但经过合理的限流设计后，该逆变输出端仍是可触及的。接下来，我们就用上述方法进行测试来验证，测试值见表3，显然表中的稳态电流均小于电流限值，我们同样还可测出该电路其他逆变输出端子CN802、CN803、 CN804的稳态电流也都小于相应的电路电流限值，测试结果在此不一一详述。根据评测要素综合判定该逆变电路满足限流电路要求，是可以触及的安全电路。