陳宇軍 石利利 宋家漢

（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

能力驗(yàn)證[1]是利用實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)，按照預(yù)先制定的準(zhǔn)則評(píng)價(jià)參加者能力的合格評(píng)定活動(dòng)。參加能力驗(yàn)證，可有效提升實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)檢測(cè)能力水平；并通過(guò)比對(duì)的方式，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室相應(yīng)的測(cè)試能力；同時(shí)幫助市場(chǎng)監(jiān)管部門(mén)、政府部門(mén)監(jiān)控認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室的持續(xù)發(fā)展。

隨著家用電器的智能化和智能家電市場(chǎng)的不斷發(fā)展，用戶越來(lái)越關(guān)注保護(hù)電子電路和軟件的安全性，有關(guān)家用電器電子電路和軟件評(píng)估的檢測(cè)需求、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)該領(lǐng)域的認(rèn)可需求、以及參與有關(guān)能力驗(yàn)證的需求亦在逐年上升。因此，本文結(jié)合已實(shí)施的能力驗(yàn)證計(jì)劃，依據(jù)國(guó)際國(guó)內(nèi)相關(guān)能力驗(yàn)證的政策和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)能力驗(yàn)證計(jì)劃方案設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中涉及的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析及探討。

1 家用電器電子電路評(píng)估試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

本次能力驗(yàn)證計(jì)劃的試驗(yàn)依據(jù)GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》的附錄Q進(jìn)行[3]，具體如圖 1所示。

2 能力驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)與實(shí)施的基本內(nèi)容

能力驗(yàn)證計(jì)劃的運(yùn)作步驟大致如圖2所示。

圖2 能力驗(yàn)證計(jì)劃運(yùn)作步驟

在上述能力驗(yàn)證運(yùn)作步驟中，方案設(shè)計(jì)、樣品制備等是直接影響能力驗(yàn)證計(jì)劃質(zhì)量的過(guò)程，確保這些過(guò)程依據(jù)既定的程序進(jìn)行，是能力驗(yàn)證計(jì)劃能否取得成功的關(guān)鍵。ISO/IEC 17043要求能力驗(yàn)證計(jì)劃的組織者在計(jì)劃開(kāi)始前應(yīng)制定文件化的方案，說(shuō)明計(jì)劃的目的、目標(biāo)及基本的設(shè)計(jì)情況。為此，實(shí)施機(jī)構(gòu)對(duì)實(shí)施的能力驗(yàn)證項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行充分的調(diào)查研究，獲取包括技術(shù)和組織等各方面的信息[2]。

3 能力驗(yàn)證計(jì)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 樣品基本要求

3.1.1 樣品特性

本次能力驗(yàn)證選取的樣品為特制的家用電器電子電路評(píng)估試驗(yàn)裝置，本次能力驗(yàn)證計(jì)劃的測(cè)試參數(shù)包含如下部分：

1）樣品是否具備保護(hù)電子電路；

2）樣品是否需要進(jìn)行軟件評(píng)估。

3.1.2 預(yù)期的量值范圍

本次能力驗(yàn)證計(jì)劃為定性計(jì)劃，預(yù)期的設(shè)計(jì)值為樣品具備保護(hù)電子電路、不需要進(jìn)行軟件評(píng)估。

如圖3所示，本次試驗(yàn)樣品為一個(gè)特制的家用電器電子電路評(píng)估試驗(yàn)裝置，裝置由電機(jī)運(yùn)行電路板、鋰電池、直流電機(jī)構(gòu)成，電機(jī)運(yùn)行電路板具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)，分別為位于電路板上的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、位于電路板下的安全開(kāi)關(guān)，同時(shí)電路板上帶有一個(gè)用于充電的Micro-USB接口、以及用以提示開(kāi)關(guān)狀態(tài)的LED燈。

圖3 樣品及配件展示圖

樣品附帶有杜邦線、長(zhǎng)尾夾和充電線：杜邦線用于施加元件的短路故障，長(zhǎng)尾夾用于保持安全開(kāi)關(guān)的持續(xù)閉合，充電線用于鋰電池充電（詳細(xì)情況見(jiàn)附件4樣品說(shuō)明書(shū)）。

本次能力驗(yàn)證樣品的兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別模擬家用電器的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和安全開(kāi)關(guān)，后者對(duì)應(yīng)家用電器安全鎖功能。因此，本次能力驗(yàn)證樣品僅在安全開(kāi)關(guān)和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)均動(dòng)作時(shí)，電機(jī)方可啟動(dòng)。

3.2 樣品設(shè)計(jì)原理

能力驗(yàn)證樣品的電氣原理圖如圖4所示，特制的家用電器電子電路評(píng)估試驗(yàn)裝置包含充電回路、運(yùn)行回路和控制回路。運(yùn)行回路由鋰電池供電，使直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖4 樣品設(shè)計(jì)電路圖

充電回路中，鋰電池通過(guò)Micro-USB接口充電，并通過(guò)三極管S8050作為充電觸發(fā)電路，以確保充電電壓、電流滿足充電額定電壓、電流時(shí)方可充電。通過(guò)芯片LP28057A，將充電電壓和電流轉(zhuǎn)換成合適于3.7 V8 A的鋰電池的充電電壓與電流，同時(shí)提供保護(hù)功能和充電狀態(tài)輸出信號(hào)。

控制回路中，在充電狀態(tài)下，樣品能否運(yùn)行由充電回路的電壓電流、運(yùn)行回路的電壓電流、以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定；在不充電狀態(tài)下，樣品能否運(yùn)行由運(yùn)行回路的電壓電流、以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定，具體如下：

HT66F0181芯片的引腳6/7/8/9/10/13/14的電平狀態(tài)共同決定引腳4/9的狀態(tài)。若引腳6/10均為低電平，即SW1和SW2均閉合，檢測(cè)工作電流引腳為高電平時(shí)，且檢測(cè)充電狀態(tài)引腳為低電平時(shí)，引腳4和引腳9將輸出高電平，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q3處于導(dǎo)通狀態(tài)，電源可直接給直流電機(jī)供電。

若檢測(cè)充電狀態(tài)引腳為高電平時(shí)，則需要喚醒USB電壓、檢測(cè)USB電壓引腳均為高電平時(shí)，且滿足SW1和SW2均閉合，檢測(cè)工作電流引腳為高電平，引腳4和引腳9方可輸出高電平，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q3處于導(dǎo)通狀態(tài)，電源可直接給直流電機(jī)供電。

二極管D1M7起到續(xù)流作用，用于保證直流電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)防止電機(jī)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流的回流導(dǎo)致電源受損。

3.3 樣品的均勻性和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

在實(shí)施能力驗(yàn)證計(jì)劃時(shí)，應(yīng)確保能力驗(yàn)證中出現(xiàn)的不滿意結(jié)果不歸咎于樣品之間或樣品本身的變異性。因此，必須對(duì)樣品進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)和穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

3.3.1 樣品均勻性評(píng)價(jià)和判定準(zhǔn)則

由同一檢測(cè)員按照能力驗(yàn)證計(jì)劃作業(yè)指導(dǎo)書(shū)完成試驗(yàn)，并對(duì)樣品在家用電器電子電路評(píng)估試驗(yàn)、軟件評(píng)估必要性試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，若樣品的試驗(yàn)結(jié)果均與已知值一致，即樣品均具備保護(hù)電子電路，且不需要進(jìn)行軟件評(píng)估，則表明樣品是均勻的。

3.3.2 樣品穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和判定準(zhǔn)則

經(jīng)過(guò)環(huán)境溫濕度試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)之后，由同一檢測(cè)員按照能力驗(yàn)證計(jì)劃作業(yè)指導(dǎo)書(shū)完成試驗(yàn)，并對(duì)樣品在家用電器電子電路評(píng)估試驗(yàn)、軟件評(píng)估必要性試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，若樣品的試驗(yàn)結(jié)果與均勻性檢驗(yàn)結(jié)果一致，則表明樣品穩(wěn)定。

3.3.3 樣品的抽樣時(shí)機(jī)、抽樣方式和數(shù)量

均勻性檢驗(yàn)：本次能力驗(yàn)證樣品均勻性評(píng)定在被包裝成最終形式之后，發(fā)給參加者之前進(jìn)行，對(duì)能力驗(yàn)證樣品進(jìn)行全檢。

穩(wěn)定性檢驗(yàn)：樣品發(fā)出之前，經(jīng)過(guò)環(huán)境溫濕度試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)后，對(duì)樣品進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)；樣品回收之后，對(duì)樣品進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)證，從而保證樣品在能力驗(yàn)證實(shí)施過(guò)程中的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性檢驗(yàn)的抽樣量通常為3個(gè)或者3個(gè)以上，本次能力驗(yàn)證計(jì)劃隨機(jī)抽取3個(gè)樣品進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

3.4 能力驗(yàn)證作業(yè)指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)

3.4.1 測(cè)試步驟

1）詳細(xì)閱讀樣品說(shuō)明書(shū)，并檢查樣品是否齊全，同時(shí)將樣品放置在溫度為15～25 ℃、相對(duì)濕度為15～65 %的環(huán)境下靜置2 h；

2）開(kāi)始測(cè)試前，請(qǐng)給樣品充電10 min，以確保試驗(yàn)過(guò)程中保持充足的電量。試驗(yàn)過(guò)程中切勿充電；

3）充電結(jié)束后給樣品散熱約5 min，以保證樣品與實(shí)驗(yàn)環(huán)境的熱平衡；

4）根據(jù)樣品說(shuō)明書(shū)，檢查樣品功能是否正常；

5）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1條款19.11.2評(píng)估電子電路，本次試驗(yàn)需要考慮的故障情況僅限于3.4.2問(wèn)題1的表格所呈現(xiàn)的4個(gè)故障。可以僅進(jìn)行理論分析，亦可動(dòng)手對(duì)樣品施加故障試驗(yàn)。分析/觀察施加故障情況下，分別在安全開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的條件下啟動(dòng)樣品時(shí)，電機(jī)能否啟動(dòng)，填寫(xiě)附件2問(wèn)題3的表格，并判斷樣品是否具有保護(hù)電子電路，填寫(xiě)分析過(guò)程并將結(jié)果填入附件1中；

6）必要時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1條款19.11.3對(duì)樣品進(jìn)行雙重元件故障試驗(yàn)，本次試驗(yàn)需要考慮的故障情況僅限于3.4.2問(wèn)題2的表格所呈現(xiàn)的4個(gè)故障。可以僅進(jìn)行理論分析，亦可動(dòng)手對(duì)樣品施加故障試驗(yàn)。分析/觀察施加故障情況下，分別在安全開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的條件下啟動(dòng)樣品時(shí)，電機(jī)能否啟動(dòng)，填寫(xiě)附件2問(wèn)題4的表格，判斷樣品是否需要進(jìn)行軟件評(píng)估，填寫(xiě)分析過(guò)程并將結(jié)果填入附件1中。

注：

1）本次計(jì)劃只涉危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)部件（直流電機(jī)）保護(hù)的考核，不考核電機(jī)堵轉(zhuǎn)、溫升、著火和防觸電等判定條件，且不涉及任何其他GB 4706.XX系列標(biāo)準(zhǔn)的特殊要求。

2）理論分析、單一故障試驗(yàn)、雙重元件故障試驗(yàn)需要考慮的故障范圍均僅限于附件2的表格所呈現(xiàn)的所有故障。

3.4.2 結(jié)果填報(bào)

1）請(qǐng)貴實(shí)驗(yàn)室根據(jù)理論分析結(jié)果或施加的單一故障試驗(yàn)結(jié)果，填寫(xiě)表1，并分析樣品是否具備保護(hù)電子電路，填寫(xiě)分析過(guò)程；

表1 單一故障試驗(yàn)過(guò)程調(diào)查表

2）請(qǐng)貴實(shí)驗(yàn)室根據(jù)理論分析結(jié)果或施加的單一故障試驗(yàn)結(jié)果，判斷是否需要進(jìn)行試驗(yàn)步驟6，若有必要進(jìn)行試驗(yàn)步驟6的雙重元件故障試驗(yàn)，請(qǐng)進(jìn)行理論分析或?qū)嶋H施加雙重元件故障試驗(yàn)，根據(jù)理論分析結(jié)果或試驗(yàn)現(xiàn)象，填寫(xiě)表2；并分析樣品是否需要進(jìn)行軟件評(píng)估，填寫(xiě)分析過(guò)程。

表2 雙重故障試驗(yàn)過(guò)程調(diào)查表

4 能力驗(yàn)證技術(shù)分析及建議

4.1 樣品電路原理圖的應(yīng)用建議

本次能力驗(yàn)證計(jì)劃作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中提供了樣品關(guān)鍵電路的電氣原理圖，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1的19.11條款的注1規(guī)定：“在對(duì)器具進(jìn)行保護(hù)電子電路評(píng)估時(shí)，可以先對(duì)器具和其電路圖進(jìn)行檢查和分析，揭示出那些必須模擬的故障情況，以便能把試驗(yàn)限制在預(yù)期可能出現(xiàn)最不利結(jié)果的那些情況?！辫b于本次計(jì)劃設(shè)計(jì)的故障點(diǎn)是相對(duì)容易進(jìn)行理論分析并直接得出結(jié)果的，實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)樣品的電路原理圖進(jìn)行理論分析，直接得出施加短路故障情況下樣品啟動(dòng)情況，而不必進(jìn)行實(shí)際的短路施加試驗(yàn)。

實(shí)際施加短路試驗(yàn)得出的結(jié)論在理論分析較難的情況下可信度較高，但在實(shí)際進(jìn)行測(cè)試時(shí)，若試驗(yàn)器具、施加故障和進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，則對(duì)樣品的所有關(guān)鍵元器件進(jìn)行故障測(cè)試需要花費(fèi)較多時(shí)間。另外，由于試驗(yàn)樣品數(shù)量限制，可能會(huì)漏做關(guān)鍵的故障試驗(yàn)，從而影響最終判定。因此，能力驗(yàn)證計(jì)劃組織方鼓勵(lì)參加者首先分析電子電路原理圖，在動(dòng)手進(jìn)行故障試驗(yàn)前，充分分析被測(cè)樣品的原理，包括但不限于：

——電源供給部分；

——產(chǎn)品主干線路；

——小信號(hào)控制主干線路信息流；

——必要時(shí)下載主控IC的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行閱讀。

理論分析結(jié)合動(dòng)手實(shí)踐，有利于充分地評(píng)估被測(cè)產(chǎn)品的電子電路，若能直接得出結(jié)論，則可不進(jìn)行實(shí)際的故障試驗(yàn)，從而提高檢測(cè)效率。

4.2 軟件評(píng)估必要性判斷問(wèn)題

在判斷樣品具備保護(hù)電子電路后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005或IEC 60335-1:2004的附錄Q《電子電路評(píng)估試驗(yàn)程序》，在按照上述標(biāo)準(zhǔn)的19.11.2條款中a）～ f）的故障要求施加故障的基礎(chǔ)上，再對(duì)保護(hù)電子電路進(jìn)行19.11.2 a）～ f） 要求的故障試驗(yàn)，若保護(hù)電子電路依舊動(dòng)作，或采取了其他措施使得試驗(yàn)器具依舊正常運(yùn)行，則需要進(jìn)行軟件評(píng)估。

對(duì)本次計(jì)劃而言，由于在施加單一故障的基礎(chǔ)上，對(duì)樣品再次施加短路故障后，樣品在安全開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下自動(dòng)啟動(dòng)。從產(chǎn)品安全功能實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)說(shuō)，由于電機(jī)的啟動(dòng)和暫停都不受安全開(kāi)關(guān)的控制，存在明顯的機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)法依賴保護(hù)電子電路降低或避免危害的發(fā)生，故需要通過(guò)控制芯片實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的軟件保護(hù)。但就本次計(jì)劃而言，無(wú)論樣品是否采取了集成電路來(lái)進(jìn)行軟件控制和軟件保護(hù)，由于在進(jìn)行二次故障實(shí)驗(yàn)時(shí)，保護(hù)電子電路失效，因此不需要進(jìn)行軟件評(píng)估。

5 結(jié)論

本文結(jié)合已實(shí)施家用電器電子電路評(píng)估試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證計(jì)劃方案中的“樣品設(shè)計(jì)與制備”、“均勻性和穩(wěn)定性檢驗(yàn)”、“能力驗(yàn)證作業(yè)指導(dǎo)書(shū)”、“能力驗(yàn)證技術(shù)分析及建議”等關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)能力驗(yàn)證計(jì)劃的設(shè)計(jì)實(shí)施進(jìn)行了分析和探討，并對(duì)“電路圖分析”、“軟件評(píng)估必要性判定”等方面給出相應(yīng)的技術(shù)建議，期望能為其他PTP機(jī)構(gòu)提供參考，以便完善已有的能力驗(yàn)證計(jì)劃，提升能力驗(yàn)證項(xiàng)目的質(zhì)量。