电子产品接触电流解析

朱乃榕

（福建省产品质量检验研究院，福州 350002）

引言

电子产品内置开关电源，常在相线、中性线与保护大地以及一次电路热地与二次电路冷地间加装Y 电容，用于抑制EMI 干扰。人体接触电子产品的可触及导电部分后，相当于串联在供电网对地回路中，Y 电容电荷得以释放，产生经由人体流回大地的电流。该电流是对地接触电流的主要成分。

由正弦交流供电条件的容抗公式Xc=1/（2πfC），可得接触电流I=U/Xc=（2πfC）*U，U 为供电电压，f 为工作频率，C 为电容容量。在既定的供电环境下，Y电容容量直接决定接触电流大小。人体通常能够敏锐地感知毫安级的接触电流，若电流过高则易出现不自主的反应，较大接触电流会导致肌体抽搐或灼伤、心室纤维性颤动、心脏停跳等安全事故。

因此，电子产品在安全设计上必须将接触电流放在首位。

1 接触电流限值

GB 4943.1-2022《音视频、信息技术和通信技术产品 第1 部分：安全要求》是目前我国使用最广泛的消费类电子产品安全标准，标准把接触电流归入电能量源（Electrical energy source）。电能量源限值详见表1。

表1 稳态ES1 和ES2 电能量源的限值

1 级电能量源是达到在正常工作条件下、异常工作条件下和非安全防护的部件/绝缘的单一故障条件下不超过ES1 限值，且在基本/附加安全防护的单一故障条件下不超过ES2 限值。ES1 为1 级电能量源。1 级能量源和一般人员之间不需要安全防护，1 级能量源对一般人员是可触及的。制造商应保证在电子产品的设计上，接触电流始终处于1 级能量源范围内。

上述单一故障条件可区分为：

①非安全防护的部件/绝缘的单一故障条件，ES1 限值；

②基本/附加安全防护的单一故障条件，ES2 限值。

2 人体网络选取

测量接触电流应采用GB/T 12113-2013《接触电流和保护导体电流的测量方法》标准网络。图1 和图2 基于以RS、RB和CS为主的人体阻抗网络，再加入对应的加权电路。RB为人体内部阻抗，RS和CS为接触点间总皮肤阻抗，CS由皮肤接触面积而定。

图1 感知电流和反应电流测量网络

图2 摆脱电流测量网络

图1为感知/反应电流测量网络，适用于50 Hz 和60 Hz 或更高频率下电流限值高达摆脱电流限值，以及加权等效于50 Hz 和60 Hz 电流限值高达2 mA 有效值的情况。感知/反应接触电流等于U2峰值除以500 Ω。

图2为摆脱电流测量网络，额外加权以模拟人体对电流的频率响应，该电流能引起肌肉痉挛、丧失摆脱可握紧部件能力。摆脱接触电流等于U3峰值除以500 Ω。

摆脱电流测量网络的使用条件为：

——交流接触电流且允许限值大于2 mA 有效值或2.8 mA 峰值；

——具有可握紧部件；

——电流流过手和胳膊时难以从可握紧部件上脱离。

其他情况应使用感知电流和反应电流测量网络。

由此可见，文中第二章节所提到的单一故障情况，①应使用图1 网络，②应使用图2 网络。如果错误使用测量网络，将无法得到真实的接触电流值。

3 试验岗位搭建及测量方法

对电子产品开展接触电流测量时，应按图3 进行电气连接。对于预期不接地产品，图中的保护接地导体可以省略。试验进行时所有n 和e 开关接通，网络A 端依次施加到可触及部件。A 端每次接入前，B 端先连接到地。

图3 接到星型TN 或TT 系统的单相产品的试验配置

开关n 模拟中性线故障，开关e 模拟地线故障，开关p 模拟相线和中性线逆转。

在正常/异常工作条件和单一故障条件下（安全防护故障除外），使用图1 感知电流和反应电流测量网络，从所有未接地的可触及导电部分测量接触电流。在基本/附加安全防护的单一故障条件下，使用图2 摆脱电流测量网络，从所有未接地的可触及导电部分测量接触电流。

对于可触及的非导电部分，使用10×20 cm 尺寸的金属箔，以代表人手。使用金属箔胶粘剂时，胶粘剂应导电，此时非导电部分视同导电部分。

任意接地的可触及导电部分在电源连接故障（按GB/T 12113 中6.2 规定设置）后测试接触电流，不得超过ES2 限值。

就测量接触电流而言，在测量U2和U3时，所使用的仪器应指示峰值电压，应注意，DSH 2195 号决议显示，国际电工委员会（IEC）已公示的OD-5013 文件中7.1 条不适用于一体式泄漏电流测试仪。如果接触电流的波形是正弦波形，则可以使用指示有效值的仪器。

值得注意，保护接地属于附加安全防护措施，断开保护接地对应文中第二章节②的单一故障条件。

4 单一故障条件分析

OSM-EE 18/5 号决议要求，任意接地的可触及导电部分在电源连接故障（按GB/T 12113 中6.2 规定设置断开开关e）后测试接触电流。认为在这种情况下，虽然出现“接地故障”和“电源连接故障”，不认为属于双重故障，仍然属于单一故障概念。而如果产品有单极电源开关，则要在产品运行和关闭时分别进行测量。

以TN 系统的单相产品为例，GB/T 12113 中6.2.2.2、6.2.2.3 条款对应故障详见表2。其他条款适用于非TN 系统或三相产品，受篇幅限制，本文暂不展开讨论。

表2 GB/T 12113 中6.2.2.2、6.2.2.3 条款对应故障

同时出现“接地故障”和“电源连接故障”的典型情况至少有以下两种：

情况1：可触及导电部分接地，测量接触电流必须断开开关e。中性线装配熔断器，不用于安全防护的元器件的单一故障（例如一次电路中整流滤波电路元器件短路）造成熔断器动作断开，同时出现“接地故障”和“电源连接故障”；

情况2：可触及导电部分接地，测量接触电流必须断开开关e。产品单极开关位于中性线一极，开关往电源一侧无其他器件，断开开关相当于断开中性线，同时出现“接地故障”和“电源连接故障”。

根据GB/T 12113 标准，测量接触电流主要考虑电源连接故障，即电源连接中的中性线通断或极性逆转，并没有涉及由产品内部元器件单一故障导致的电源连接故障。由此，从标准制定角度出发，基于GB/T 12113 情况1 的开关e 断开可以不予考虑，GB/T 12113 的6.2.2.3 条款亦可佐证。

然而，我国早期民用房装修中常见的地线漏装缺陷是客观事实，必须正视类似的历史遗留问题。建议制造商应有责任和担当，将同时出现“接地故障”和“电源连接故障”的故障情况纳入产品安全防护设计，预留接触电流余量。

5 结语

电子产品在设计顺序上，通常优先考虑EMI 而后考虑安全。等效Y电容容量越大，抑制EMI干扰效果越明显，相应地也会带来更高的对地接触电流。制造商应在可接受范围内降低Y容量容量，以控制接触电流，避免出现“高性能、高风险”的产品。