带电源适配器（USB）插座温升试验标准分析

刘换新 李忠耀 戴一鸣

（1.威凯检测技术有限公司 广州 510663； 2.嘉兴威凯检测技术有限公司 嘉兴 314050）

引言

近年来，随着科学技术的发展及消费者需求的多样化，为适应不同场合的多种用途，插座产品的功能随之丰富，带电源适配器（USB POWER SUPPLY）的插座产品（下文简称带USB插座）逐渐走进千家万户。带USB插座由插座和电源适配器两部分组成，插座部分与电源适配器部分共用同一产品底座或各自具备独立底座，电源适配器的输入部分直接与插座相应载流部件相连，或预留独立接线端子或引线；可同时对外提供交流和直流电的固定式或移动式插座，满足了消费者同时给消费类电子设备充电和大功率用电设备供电的需求。

作为带USB插座安全性重要指标之一的温升试验，各国标准要求并不统一，导致制造商在设计出口和内销产品时需要设计多种方案，增加了企业的成本；其次，部分企业对标准要求掌握的不够深入，导致市场上此类产品质量不一。例如，在进行带USB插座温升实验时，电源适配器部分是否应该带载，尚未有定论；当出口外销时，常遇到不同国家的不同实验室判定方法不同，由此导致产品在申请各类产品认证证书时受阻，给企业带来困扰。因此，针对此类产品，其温升试验方法亟须明确，以推进相关标准的发展。

1 各国带电源适配器（USB POWER SUPPLY）插座标准要求介绍

1.1 带电源适配器（USB POWER SUPPLY）插座

带电源适配器（USB POWER SUPPLY）插座是指将输出直流的电源适配器（USB POWER SUPPLY）模块，与输出交流的传统插座产品组合在一起的多功能产品，以下简称为带USB插座。根据插座产品的结构区分为，为带USB延长线插座、带USB固定式插座、带USB转换器等产品等，如图1所示。

图1 带USB插座示例

一般电源适配器模块的输入端并联在插座的交流电路中，根据产品外形特点，电源适配器模块所处产品内部的物理位置不同，以延长线插座为例，电源适配器模块一般是在产品的末端，如图2所示。电源适配器本身在正常工作时会带来一定热量，因此插座温升试验过程中，USB接口是否带载以及带多少负载均应明确。

图2 带USB延长线插座

1.2 不同国家带USB插座标准介绍

对于带USB插座，不同国家标准要求不同。本文主要以三个不同类型标准为例，展开讨论。

第一、目前我国国家针对插座产品的推荐性标准为GB/T 2099.1-2008《家用和类似用途插头插座 第一部分：通用要求》[1]、GB/T 2099.3-2015《家电和类似用途插头插座 第2-5部分 转换器的特殊要求》[2]、GB/T 2099.7-2015《家电和类似用途插头插座 第2-7部分 延长线插座的特殊要求》[3]和GB/T 1002-2008《家用和类似用途单相插头插座 型式、基本参数和尺寸》[4]等系列标准，上述标准暂时未对带USB插座温升试验中电源适配器部分是否带载作出相关规定。

在行业标准JB/T 12148-2015《家用和类似用途带USB充电接口的插座》[5]规定对于插座温升的考核要在USB接口带载的条件下进行。

对于带USB插座，国内在进行CCC强制性认证时，除对插座部分的温升进行考核，对USB部分要额外按照GB 4943.1-2011《信息技术设备 安全 第一部分：通用要求》[6]的规定的测试方法进行考核，温升限值按照GB/T 4943.1-2011的规定。但是，在进行插座部分温升考核时，USB接口不带载。

第二、 国际上，插座产品应满足各国相关标准要求。以IEC标准为例，IEC 60884-1: 2013《Plugs and socketoutlets for household and similar purposes Part 1: General requirements》[7]及 IEC 60884-2-7: 2013《Plugs and socketoutlets for household and similar purposes Part 2-7: Particular requirements for cord extension sets》[8]中，对带USB插座的温升试验要求与GB/T 2099.1-2008 《家用和类似用途插头插座 第一部分：通用要求》基本一致，未明确规定带USB插座温升试验应如何进行。而新版IEC 60884-3-1标准草案中考虑到电源适配器部分的发热对插座温升的影响。

第三、英标带USB插座按照标准BS 1363-2: 2016《13 A plugs, socket outlets, adaptors and connection units Part 2: Specification for 13 A switched and unswitched socket outlets》[9]的规定进行试验，其中对于插座温升的考核是在电源适配器部分带载的条件下进行实验的，且是额定电流的1倍到1.1倍。

经过上述对带USB插座的标准测试要求的分析，我们可以看到，作为带USB插座安全性重要指标之一的温升试验，不同标准要求不同，测试方法没有达成统一，基于该组合产品的特殊性，明确带USB插座的温升试验方法，对产品与行业的发展，有积极作用。

2 带电源适配器（USB POWER SUPPLY）插座温升试验方法比较分析

下文通过分析比较以上标准，针对带USB插座的温升试验要求，归纳整理温升试验方法；并进行相关试验研究对比，分析不同试验要求针对同一产品的温升结果差异。为保证结果的可比性，本文统一采用中国五孔带USB插座为例进行试验比较。

2.1 国标带USB插座温升试验方法分析

国标带USB插座温升试验试验温度在15～35 ℃的环境温度下进行试验，按照插座的额定值及所连导线的横截面积选取试验电流，未规定试验电压，试验过程中电源适配器不工作，试验时间为1 h。在端子或端头上测量温升，端子温升不得高于45 K。对于固定式带USB插座在相应的安装盒中进行试验，对于移动式带USB插座放置在水平木板上进行试验。

2.2 IEC标准带USB插座温升试验方法分析

在IEC 60884系列标准中，进行带USB插座温升试验时，对于USB插座是否带载未明确规定。插座温升试验按照产品差异分为以下3类：

1）对于没有其他元器件移动式的插座，试验条件、试验设备与GB/T 2099.1-2008《家用和类似用途插头插座 第一部分：通用要求》第19章的要求相同。

2）对于单位固定式插座，对试验插头通以IEC 60884-1: 2013表20对应电流的70 %，平衡负载通以表20的对应电流的30%，以使得插座端子部位的电流为表20的对应电流。对于多位固定式插座，对第一个试验插头通以IEC 60884-1: 2013表20的对应电流70 %，对第二个试验插头通以平衡负载，即表20的对应电流的30%，以使得插座端子部位的电流为表20的对应电流。其他试验条件、试验设备与GB/T 2099.1-2008《家用和类似用途插头插座 第一部分：通用要求》第19章的要求相同。

3）对于带有其他部件（如开关、过载保护器等）的移动式插座，应先通以表按照IEC 60884-1: 2013表20规定的电流进行温升试验，后通以插座额定电流和零部件额定电流中较小者的试验电流进行温升试验，其他试验条件、试验设备与GB/T 2099.1-2008《家用和类似用途插头插座 第一部分：通用要求》第19章的要求相同。

对于IEC 60884-3-1标准草案的试验方法分析见本文第4点。

2.3 英标带USB插座温升试验方法分析

对于带USB的英标插座，温升试验试验温度在在15～25 ℃的环境温度下进行试验，在端子或端头上测量温升，温升不得超过52 K。试验电压为额定电压的0.8倍到1.1倍，试验电流为（14±0.4）A。电源适配器要在工作状态，USB接口要输出1到1.1倍额定电流。试验时间为4 h，若温升未达到稳定状态下可延长至8 h。温升稳定的条件为1小时内温升不大于1 K。对于固定式带USB插座在相应的安装盒中进行试验，对于移动式带USB插座放置在水平木板上进行试验。

3 带USB插座温升试验结果

为明确不同温升试验方法下温升的差异，选取中国五孔带USB插座为试验对象，试验过程中，试验其他条件均相同，仅对USB部分不带载、带载、带不同负载条件不同，验证USB（电源适配器模块）对插座温升结果的影响。

试验按照GB/T 2099.1-2008《家电和类似用途插头插座 第一部分： 通用要求》的要求进行试验，试验方法、试验条件、试验设备均符合标准相应要求，试验结果如表1所示。

表1 USB模块带不同负载下国标10 A 250 V～带USB插座温升

在国产10A 250V～ 带USB 插座温升试验中，试验电流为16 A，试验时间1h，电源适配器（USB POWER SUPPLY）由电子负载提供。

从表1可以看出，相同试验条件下，随着USB负载输出电流的增加，插座温升逐步增加。

4 新版IEC 60884-3-1中带USB插座温升试验标准分析

新版IEC 60884-3-1中规定温升试验共分为三步，分析如下：

1）带USB插座的温升试验首先在电源适配器（USB POWER SUPPLY）不带载的条件下进行试验，此部分试验条件与2.2相同；

2）在电源适配器（USB POWER SUPPLY）带额定负荷的条件下进行试验，重复试验1），试验时间为4 h，若温升未达到稳定状态下可延长至8 h，温升稳定的条件为1 h内温升不大于1 K。在此过程中，如电源适配器（USB POWER SUPPLY）的温度保护功能启动，还需进行下述步骤3）；

3）插座不带载，而电源适配器（USB POWER SUPPLY）带额定负载，试验过程中，电源适配器（USB POWER SUPPLY）的温度保护功能不得启动，如试验过程中温度保护功能启动，还须对电源适配器（USB POWER SUPPLY）的温升进行考核。

5 结语

本文通过对于带电源适配器接口（USB POWER SUPPLY）插座的温升试验进行国家标准、英国BS 1363-2标准、现行IEC60884-1标准以及新版IEC60884-3-1标准草案的对比分析，按照相关标准对带电源适配器（USB POWER SUPPLY）插座进行温升试验。结果表明，随着USB负载的增加，插座温升值会相应增加，电源适配器（USB POWER SUPPLY）带额定负载时，插座最大温升也比不带载时高。

因此，带电源适配器接口（USB POWER SUPPLY）的插座在进行温升试验时，为更加真实地模拟插座的正常工作状态，电源适配器（USB POWER SUPPLY）应带额定负载。目前，带电源适配器（USB POWER SUPPLY）插座日益广泛，几乎成为家庭和办公标配，为保证此类产品质量提升促进企业良性竞争，引导行业良性发展，亟须推进带电源适配器（USB POWER SUPPLY）插座相关标准推进。