付 杰 江朝军 余 嘉

（公牛集团股份有限公司 检测中心 慈溪 315314）

引言

随着科学技术的快速发展，插座行业也迎来了翻天覆地的变化，插座已经不在是传统的单一提供连接作用的装置，插座里面附装越来越多的电子功能，如：USB电源，LED灯, 电子开关，WIFI模块，遥控模块，定时功能，SPD浪涌模块保护等一系列的辅助功能。给广大消费者带来更好的用电体验，但功能越多也意味着产品的风险系数有可能会比传统插座变大。温升测试是产品里面非常重要也比较容易失效的一项测试，而德国插座标准一直以来以其严谨和与时俱进著称，自从VDE 0620-1 2010版温升大变动一次后，后面几次版本的修订和更新都没有涉及到温升测试项目这一块，而此次2021 版本的更新对温升又可谓是进行了一次大的较大变革和升级变化，也符合当今市场插座越来越智能化和功能化的安全要求。

1 旧版对带附加功能插座的温升要求

1.1 测试要求[4,5]

首先对插座施加相应的额定电流1 h（如16 A）或直至有可能的内置保护装置熔断。

试验时辅助装置的端子和内部接头的温升不能超过有关规定的允许值。所有其他的端子和接头以及外部导线的接线端子的温升不得超过45 K。

然后对插座施加图1的试验电流1 h，或直至内置的熔断装置熔断。如果内置的熔断装置熔断，采用熔断装置0.95倍的熔断电流重做温升。对于符合EN 60127-2的电流保险丝，若保护装置的额定电流为6.3 A及以下，对插座施加保护装置额定1.5倍的电流1 h，若保护装置的额定为6.3 A以上，对插座施加保护装置额定1.5倍的电流30 min。

图1 表20[5]

所有端子和接头温升不超过70 K。插套温升不超过45 K。

1.2 实际产品测试解析

如图2 所示为德式遥控插座（电子开关），额定电流为16 A，PCB上装有一个电流型温度保险丝，依据老版本标准进行测试。

图2 插座带电子开关

首先接通16 A电流测试1 h，PCB板上的四个接头Lin Lout Nin Nout此标准不进行考核，其他端子的温升不超过45 K（内部插销、铜件的铆接点、点焊点、焊接点）。

16 A测试通过后，就需要进行0.95倍的熔温升测试的电流就是18.6 A×0.95=17.67 A，测试1 h后PCB上的接头温升以及插座部分的端子温升都不能超过70 K，同时插套不超过45 K。

2 新版对带辅加功能插座的温升要求

2.1 测试要求[1,2]

带辅助装置的插座按如下进行试验：

-插座分别在额定电流条件和过载条件下进行试验。

-插座具备多种组合附加功能的需要在最不利的条件下进行试验。

上述两条相比旧的版本要更加的清晰和明确，确定了带多种电子功能产品需要使所有电子功能工作且在最大发热条件下进行试验。

2.1.1 额定电流条件试验

插座接通辅助装置额定电流，直至恒温或4 h+20-0min，取两者间短的时间。恒温认为温升值不超过1 K/h。

辅助装置端子的和接点的温升不超过45 K（除非有相关VDE EN 或IEC的决议及元件标准来规定辅助装置端子温度值）。

外部导线的接点以及插套温升不超过45 K。

备注：外部导线接点为电源导线与插座连接的第一个连接点。

对于所有其它的温升限值参照DIN EN 60669-2-1:2010-03，表102，CL17（图3）对应栏要求。

图3 EN 60669-2-1表102[2]

2.1.2 过载电流条件下试验

插座按照表22规定的电流（图4）进行试验，直至恒温或4 h+20-0min，取两者间短的时间。

除符合6.1条款要求的保护装置外（过载保护器，过流保险丝），辅助装置在此测试中需要无效（桥接和断开），过流保护装置允许动作，任何条件下，外部导线的接点以及插套温升不超过45 K。

2.1.2.1 附装于插座内的串联辅助装置带过载保护功能的试验

插座接通辅助装置的最大允许电流，最大允许电流为保护装置最大非动作电流值。测试时间4 h+20-0min或达到恒温。

备注：串联的辅助装置，如电子开关，漏电保护器，定时装置，调光装置等，可以直接控制插孔的开与关。

2.1.2.2 附装于插座内的串联辅助装置无过载保护功能的试验

插座按照表22规定的电流（20 A）进行试验，直至恒温或4 h+20-0min，取两者间短的时间。

2.1.2.3 附装于插座内的并联辅助装置带过载保护功能的试验

插座按照表22规定的电流（图4）进行试验，直至恒温或4 h+20-0min，取两者间短的时间。辅助装置功能在工作状态且元件产生最大温升条件下进行试验（过载），通过插座的总的电流依据表22（图4）要求，电流为插座与辅助功能电路之和。

备注：并联的辅助装置，如USB电源接口，浪涌保护装置，控制灯，功率表等仅从插座上取电，而不控制插孔的装置。

2.1.2.4 附装于插座内的并联辅助装置不带过载保护功能的试验

插座按照表22规定的电流（20 A）进行试验，直至恒温或4 h+20-0min，取两者间短的时间。辅助装置功能在工作状态且元件产生最大温升条件下进行试验，通过插座的总的电流依据表22（图4）要求，电流为插座与辅助功能电路之和。

图4 表22 温升测试电流值[1]

备注：2.1.2.3与2.1.2.4中所述的过载保护指的是并联辅助装置上的保护。

2.1.2.5 带元件符合EN 60127-2标准要求的插座过载试验

插座接通保险丝2倍的额定电流进行试验，保险丝用一个可以忽略不计的阻抗进行代替。

2.1.2.6 对于上述2.1.2.1-2.1.2.5的限值判定要求

辅助装置端子的和接点的温升不超过相关VDE EN或IEC的决议及元件标准来规定辅助装置端子温度值（若有），若没有相关规定，则辅助装置的端子和接点温升最大限值为70 K。

插套温升不超过55 K，与外部导线相连的接点温升不可超过70 K。

对于所有其它的温升限值参照DIN EN 60669-2-1:2010-03，表102，CL101（图3）对应栏要求[2]。

3 主要变化比对表

新旧版本标准要求主要变化比对汇总见表1。

表1 新旧版要求主要变化比对表

4 插座附装电子开关（WIFI，PIR，遥控，定时器等）功能常见温升失效及改善分析

由于插座带电子功能产品的日趋小型化，结构紧凑化，对温升的要求越来越高。而插座里面作为电子开关最常用的开关元件就是继电器，而继电器也是串接辅助装置里面最大的发热源。继电器输入，输出引脚的温升直接决定PCB板上引线（标准里面定义的辅助装置接点）的温升。如图5所示产品为一款16 A额定的PIR（被动红外感应转换插座），体积也是比较小，其它串联的电子功能产品（WIFI,遥控，定时器等）除了性能上，软件控制一块外，对电子开关温升的设计与布局与图5大同小异。

常见的电子开关温升失效现象会有如下几点：

1）额定测试时PCB焊点（端子）可能会超过45 K。

2）不带内置保护装置的电子开关，过载测试20 A，PCB可能会超过70 K，插套可能会超过55 K。

3）带内置保护装置的电子开关，额定工作时保护装置动作。

4）带内置保护装置的电子开关，过载时保护装置4 h未动作，但PCB温升可能会超过70 K。

针对上述常见几点失效，笔者有如下几点设计改善建议：

1）针对16 A额定测试时，PCB端子温升超过45 K，首先要分析继电器自身温升，需要将连接到PCB Lin Lout（继电器控制角）两根电源引线，直接焊接到PCB上继电器输入输出脚上，不经过PCB铜箔，防止因PCB的设计影响而产生的热量。然后接通产品工作电压和额定电流，测试插头符合标准（Bild 16a）的插头，插头接2.5 mm2，1 m长的导线，用于连接到测试负载电阻。测试4 h或直至恒温，来监控继电器引脚的温度，这两点就是PCB板上的最大热源，如果温度高的离谱远远超过限值，温升就不大可能通过，此时需要调整继电器的厂家及选型，有不少专业的厂家，自身继电器的温升就能做到45 K以内（成本高点），PCB Layout时只需要将插座的输入和输出引线孔放置在继电器引脚旁边即可，这样温升试验时，PCB端子的温度就在45 K以内。

为了考虑成本问题，我们可以选择一些继电器温升略高于45 K的产品，可以通过PCB的设计布局来达到符合标准的要求，根据继电器实测一致性的输入，输出温度，来适当的把引线端子的焊接孔远离继电器的引脚（根据实际产品温度来看），然后在端子到继电器这一段PCB线路通过加大铜箔，铺锡的方式散热，来达到温升符合的效果。

2） 20 A过载测试时，PCB与插套同时超标时，除了继电器选型外与拉远端子与发热源距离外来改善温升外，当PCB输出端子与插座插套位置比较近，PCB端子通过改善在70 K以内，而插套超过55 K，此时需要考虑铜件在（短路电子开关部分）20 A测试时，铜件本身的温度是否较低，一般控制在40 K以下，若铜件在不带辅助电子功能的温升都超过45 K，则需要考虑铜件的导电率和插套结构，结构保证在插头插入式有足够的的夹持力和接触面积，同时安装的位置要固定可靠，避免出现插入插头时，产生单边接触不良，导致温升变高现象。若插套自身温升小于40 K后，在正常温升测试时（电子开关工作），插套温升还是超过55 K，此时温度的增加主要来自于PCB端子的热传导，举例说明，若20 A电流测试时，PCB输出端子温升67 K，插套温升58 K，插套的温度是20 A电流通过插套加PCB导热的累计，加上空间的限值，热量无法有效的发散所导致。

插座外壳结构无法改变时，我们可以选择在PCB端子旁增加散热片插孔，增加散热片来降低温升，达到符合标准的效果。看是增加了成本，但可以省掉保险丝，总的成本也相差不多，而且大货更好管控，笔者比较推荐这种不加保险丝直接通过20 A测试的方法。

3）因有些客户追求产品的紧凑化，使温升通过的难度加大，我们可以采用增加内置保护装置的方式来满足要求，如图5所示结构，导热铜件插入到PCB继电器输出引脚端旁，温度保险丝固定到铜件夹块位置，保险丝的线路通过引线方式连接到PCB控制回路上，一旦保险丝失效切断继电器线圈工作电源，继电器断开电路。这种结构针对于过载测试20 A无法通过温升要求时，所要采用的一种方式。但需要注意几个问题点，可以避免出现上文3与4所述常见的问题点。

图5 德标插座带PIR电子开关

额定保护装置动作，有两种情况：

①继电器发热量实在太大，可以更换合适品牌或厂家去降低温度。

②温度保险丝的选值太低，适当的增加动作温度值，一般选85～90 ℃比较合适，若是电流型温度保险丝温度值可以加高到104～113 ℃之间。这样可以解决额定动作的问题。

过载时温升超过70 K，而保护装置不动作，此时需要考虑导热铜件放置的位置与PCB端子的布局，导热铜片放置在PCB上的最大热源（继电器输出脚）旁边，然后可以适当的拉开PCB引线端子与继电器引脚距离，中间通过加锡散热的方式，这样可以保证PCB端子的温度与导热片上的温度低一些，当保险丝快达到85°或90 °时（保险丝的动作温度值），PCB端子的温度还是在70 K以内，当继续升温时温度保险丝动作，即温度保险丝动作时，PCB端子的温度还在标准限值内，可以解决此问题。

同时针对WIFI,或者其它有功率表检测功能的电子开关产品，温升测试就相对简单，可以在软件里面设置过流动作保护，如当检测到电流超过16.5 A时，切断继电器工作电源，就可以完美的避开标准中的过载测试，所以市面上WIFI的小型化也是越来越多（带有电压电流监测功能的大都采用过流检测保护），其它产品（不带过流检测保护）若无具体的尺寸要求，可以适当的增加内部结构，保证散热来达到更好的通过温升测试。另外实在找不到温度低的继电器时，或想用最简单的方式来通过认证测试，可以适当的降低产品额定，如：打标230 V 13 A 测试就从13 A开始进行，测试就好通过很多，降额定也是一种途径。

5 结束语

通过对VDE0620-2-1 （德国插头插座标准的一般要求）新旧标准温升测试要求与细节差异的对比，重点的解析了更新版本（2021-02-01）的温升测试条款，可以让从事插座行业的研发，检测，认证工程师快速的了解最新的标准测试要求，以及结合产品本身了解对应产品的差异性，以便及时应对后续的新开发产品及换证产品的温升要求做铺垫。对于产品的设计改善列举了一些常见的失效情节与相对应的改善方式。希望对从事此行业的企业及检测实验室有一定的指导意义。同时可以将相应的要求用来内部控制非出口德国的插座产品，比如我们的国标插座产品，进一步的通过技术创新与材料的选型优化升级，提高插座产品的核心竞争力。