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鋰電池充電爆炸的主要原因是什么呢

鉅大LARGE  |  點擊量:7051次  |  2018年09月05日  

摘要
電源,是一切電子產品的生命之源。電源存在漏洞缺陷,尤其是普遍都存在的缺陷,尤其,是被廣泛使用在電視,冰箱、空調等各種家用電器以及各種計算機,電力電信等電氣設備上的開關電源普遍存在這同一個缺陷,意味著什么?

電源,是一切電子產品的生命之源。

電源存在漏洞缺陷,尤其是普遍都存在的缺陷,尤其,是被廣泛使用在電視,冰箱、空調等各種家用電器以及各種計算機,電力電信等電氣設備上的開關電源普遍存在這同一個缺陷,意味著什么?

比薩斜塔佐證過自由落體中的重力加速度,而現在,阿爾達時間常數公式,將佐證——看上去風光無限,氣象萬千,頂著人類智慧光環的整個電子行業,真不過是一座不折不扣的比薩斜塔!

不可思議的是,這一廣泛影響了整個世界的電源缺陷,它居然是以一條電子安規檢測標準的堂而皇之的形式成為貫穿整個工業3.0時代的BUG。

首先給大家描述一個簡單的電子實驗,在2個1uF/275VAC的X電容2端分別并聯1兆歐姆(0.25瓦)和10K歐姆(5瓦)的電阻,注意同時在X電容兩端并聯數字萬用表,使用750V交流電壓檔,然后分別依次接上電源插頭在220V市電插座上插拔一下,然后迅速拿開脫離電源——您將會準確的觀測到大阻值并聯的電容兩端會出現超過600V的高壓殘留(數字萬用表得到的有效值,如果用示波器,得到的峰值會更高),而并聯小阻值的電容兩端將不會出現超過400V的殘留高壓。

這一實驗證明:想當然的通過簡單的加減乘除法計算得到在無浪涌無干擾的情況下,X電容上不可能出現二倍以上交流電源電壓的結論是經不起實證的。

對這個簡單的阻容并聯電路,在全世界的各個電子產品安規測試標準中,都有基本相同的簡要敘述。

在中國國家標準文獻GB4943-2001中的敘述文本內容是:

2.1.1.7一次電路的電容器放電

設備在設計上應保證在交流電網電源外部斷接處,盡量減小因接在一次電路中的電容器貯存有電荷而產生的電擊危險,通過檢查設備和有關的電路圖來檢驗其是否合格.檢查時考

慮到斷開電源時通/斷開關可能處于任一位置,如果設備中有任何電容器,其標明的或標稱的容量超過0.1uF,而且接在一次電路上,但該電容器的放電時間常數不超過下列規定值,則應認為設備是合格的:——對A型可插式設備:1秒;和——對永久性連接式設備和B型可插式設備:10秒。有關時間常數是指等效電容量(uF)和等效放電電阻值(M)的乘積,如果測定等效電容量和電阻值有困難,則可以在外部斷接點測量電壓衰減,

在電子產品一次側電源端接入的電容與電阻并聯之后,這個阻容電路相連接的電路里,在交流電的每個上半周期與每個下半周期,電容上的電壓的極性都會隨交流電的變化而變化,從正到負再從負到正,周而復始的交替出現。

因此,如果并聯的放電電阻與電容的時間常數乘積不能小于等于交流電的半周期時間,相反地,如果遠大于半周期時間的話(R*C>>1/2F,按照規定的最短時間標準,1秒是交流半周期時間的100倍?。?,則電容上必然大部分保留有上半個正周期里充電得到的正電壓,在下半個負周期里,對電容充電的是負極性電壓,兩種極性完全相反的電壓必然先中和,使電容上的電荷歸零,然后再充進負極性電壓,這就必然導致電容從電源吸取額外的電流來滿足中和的需要,從而引起電源部分的電流異常波動,最后結果是激蕩出尖峰高電壓,對整個電路產生致命威脅,尤其在電源插頭插拔,電源開關打開和關閉瞬間所產生的電火花必然存在頻譜豐富的干擾諧波的情形下,以及雷擊給電網所帶來的強浪涌沖擊的情形下將更為兇險。

毫無疑問(有事實佐證),在相當大的程度上,正是這個簡單的阻容并聯電路上激蕩所產生的尖峰干擾沖擊電壓,成為了無數電子設備內部整個電路系統中引起元器件莫名失效,進而出現功能故障乃至事故的主要而隱蔽的根源。

道理極其簡單,因為這條標準從根本上違背了應用在交流電場合所必須遵循的電子學原理,就是阿爾達時間常數公式:RC1/2F,即并聯的電容與電阻的時間常數乘積,必須小于或等于交流電正弦波半周期時間!保證每個半周期里電容都能充分放電。

而更為荒謬的事情是,虛線框內所表示的是最基本的EMI(電磁干擾)濾波器,其中的放電電阻通常也是遵循上述1秒放電到30%額定電壓的規定,但大部分EMI濾波器內部的X電容邊上,甚至沒有并聯放電電阻。之所以在電源電路中接入X電容以及EMI濾波器,原始目的是用來抑制電磁干擾的,恰恰因為忽視和違背了應用于交流電場合時應該遵循的電子學基本原理,并聯接入的放電電阻阻值太大,實際的客觀效果上卻成為了電磁干擾發生器,并且會在電網一側因雷擊等發生浪涌沖擊的時候,不遺余力的推波助瀾,最終釀成惡果。

相信不少人都有這樣的經驗經歷:家里每日必開必關的節能燈,常常在又一次打開或關閉的時刻損壞,就是因為在開關瞬間存在不可避免的電火花干擾,而目前的缺陷產品都無法有效抵御這些干擾沖擊。

減小并聯電阻阻值的同時,需要增大電阻的功率,原理更簡單了,電阻阻值的減小自然增加了流經電阻的電流,增大了功率消耗,但增加了這點必要的功耗換來在可靠性,穩定性及使用壽命等全面而明顯的改善結果,是與原理相符的。

高電壓以及由阻容并聯電路激蕩而產生的尖峰高壓的吸收能力就極其有限了,因此從電源輸入端引入的尖峰電壓干擾,在經過那個“阻容式干擾發生器”不遺余力地推波助瀾之后,不能被吸收掉的那部分尖峰將直接由這個功率變換電路向后級傳送,持續對后級電路施加干擾沖擊!富有效率地加速設備老化失效的進程。(一些時候,出現的超高尖峰電壓將瞬間擊穿變壓器的絕緣,導致充電的手機端直接帶上交流高壓,這很可能才是南航空姐真正的死亡原因)

在這樣的情形下,尖峰高電壓持續的沖擊極可能導致的,基本是以下幾種結果了:

1)開關管被加速老化,最后因不能承受高壓而損壞;

2)開關管可能暫時完好,但后級低壓工作電路中最脆弱的關鍵器件間歇性失?;驌p壞;

3)開關管與后級電路同時損壞。

以上每一種情況都可能會導致如充電保護電路、電池,功能控制電路等,被尖峰沖擊失常導致系統復位或者關鍵器件損壞,普遍不被關注的是,這些尖峰電壓的沖擊,只是引起電腦文件系統或者智能手機文件系統的部分數據丟失,最后不得不重裝操作系統,這些故障往往被歸咎于電源以外的因素。

而在諸如電動車充電器中,如果引起充電時電池瞬間高壓擊穿短路起火,發生惡性爆炸事故就基本不可避免了。在第二種情形中,通常會讓人們造成一種錯覺:即認為電源品質沒有問題,完全是后級電路損壞的器件自身品質不良(或者電池本身質量不良)引起的。

在絕大多數的智能手機所使用的簡易開關電源充電器中,由于普遍性的將充電器當成一個只要能進行電能補給就可以了的裝置,因此連這個打了折扣的抗干擾部分都省略掉了。最后,在絕大多數充電器中剩下的所謂的抗干擾措施是:將高壓儲能電解電容一分為二,在中間串入一個小電感,聊勝于無地做了一道象征性的攔截門檻,當然擋不住來自電網一側的干擾長驅直入!后級那些被宣揚得神乎其技的電池保護板神馬的,僅僅對一定范圍內的直流過電壓有效,(這些”保護大神“自身的耐壓極限很少有超過25V的)對于能置其于死地的尖峰高電壓沖擊,基本只能坐以待斃。尤其在充電中使用手機時,充電器的穩定性變得極為低下!有時甚至僅僅一條短消息提示音引起的波動,都足以誘發電池爆炸?。ㄌ卮酥腋妗《赖臉酥掠任镱惖某潆娖鹘z毫代表不了技術含金量,尤其在安全方面)

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