Propan (pavelprokh) wrote,
Propan
pavelprokh

Зарядные устройства-убийцы, осторожно!

Это совсем не шутка. Сегодня я протестировал несколько китайских зарядных устройств высоким напряжением на пробой. Пара блоков питания купленных на Алиэкспрессе оказались настолько плохи, что результаты их тестов привели меня в шок. Эти зарядники смертельно опасны. У одного из них пробивное напряжение оказалось всего 500 В, у другого 1300 В, а это в разы меньше, чем требуют стандарты безопасности!



В данный момент я активно занимаюсь разработкой импульсных блоков питания для устройств Умного Дома и для электросчетчиков. Для этой цели я заказал массу образцов фирменных и не очень компонентов – трансформаторов, специализированных микросхем, готовых миниатюрных китайских зарядников для изучения "чуда" китайской цены и проверки их на электробезопасность.

Сначала немного сухих цифр – требования стандартов. Требования достаточно просты. Сетевые устройства, например, зарядные для телефонов, должны выдерживать напряжение между сетевой вилкой и выходным разъемом ЮСБ не менее 2900 Вольт по европейскому стандарту. Ниже отметил розовым соответствующую величину в табличке из стандарта.




По отечественному стандарту это напряжение еще выше – 3750 Вольт.




Обычно все известные крупные бренды делают свои устройства с большим запасом по этому пробивному напряжению изоляции, сильно выше 4000 В, от 5 до 10 кВ, чтобы гарантированно иметь безопасные устройства и проходить без проблем сертификацию в любой стране. Но вот ноунейм...

Еще пара слов, зачем такое высокое пробивное напряжение, в сети ведь всего 220...240 Вольт. Дело в том, что 230 В это только номинальное значение напряжения. В реальности различные бытовые приборы при своей работе выдают в сеть помехи в виде коротких высоковольтных импульсов, особенно в моменты включения или выключения. И эти импульсы по напряжению могут достигать единиц киловольт. Хороший пример такого устройства – холодильник. В нем компрессор в момент включения/выключения дает настолько сильную помеху, что от нее часто сбоят компьютеры и прочая бытовая техника. Уверен, многие с этим сталкивались. Это результат воздействия на сеть ЭДС самоиндукции обмоток компрессора, которые легко могут выдать 2 кВ в эти моменты. Также такая высоковольтная помеха может прийти извне, например, из-за грозы. Именно поэтому стандарт предписывает всем бытовым приборам иметь защиту от пробоя с большим запасом и обычно минимумом принято считать 4 кВ.

Как я тестировал. У меня на работе есть китайская пробойная установка, которая может генерировать испытательное напряжение от 0 до чуть более чем 10 кВ.




Сами тесты сделаны в режиме блиц для получения оценочного результата.  Включается генератор высокого напряжения, которое подается на выходные клеммы тестера. Клеммы тестера подключаются ко входу и выходу испытуемого прибора. В ручном режиме напряжение увеличивается до момента, когда прибор зарегистрирует пробой. Это напряжение считаем искомым пробивным. Короткое видео, как установка работает.


https://www.youtube.com/watch?v=qbVHyMRWHSM

Стандарт, правда, требует поднимать напряжение постепенно и каждые 50 Вольт выдерживать по 1-й минуте, но как я упомянул выше, моя цель была сделать блиц тест, его результаты не очень точны, но достаточны, чтобы понять, насколько качественно сделана изоляция.

Итак, первый подопытный, это китайская копия зарядника от айпада. Новенький, еще пленочка не снята.





Издалека зарядник можно принять за оригинал, значки СЕ и двойной/усиленной изоляции на месте, но вот вблизи :)




Загадочная фирма Апп из штата Калифомия :)

Подключаем к установке. Высоковольтный провод красным крокодилом за разъем 230 В.




А в разъем ЮСБ вставляем распушенный многожильный проводок, чтобы создать контакт сразу со всеми сигналами ЮСБ и с его корпусом.






Цепляем черный провод заземления за наш распушенный проводок, и пациент готов к обследованию.




Я протестил два экземпляра. Первый абсолютно неожиданно пробился при 0,5 кВ. Это настолько мало, что я не поверил свои глазам. Я в принципе не собирался снимать процесс, да и вообще не собирался писать этот пост. Но первый результат заставил меня взять второй экземпляр и произвести съемку. А после я протестил еще пару других блоков.


https://www.youtube.com/watch?v=VL93v_cnqVY

Пробой произошел на 1300 В, это тоже очень мало, хотя и больше 500 В первого экземпляра. О чем эти цифры говорят? Они говорят о том, что изоляция внутри этих блоков очень плохая, почти отсутствует. Если заряжаемый от такого блока телефон взять в руки, велика вероятность, что любая помеха в сети пробъет этот зарядник, и возникшая искра (а искра, как известно, это проводящая плазма) соединит пользователя с сетью. В лучшем случае это будет легкий удар и полет телефона в стену от рефлекторной реакции. В худшем... Я погуглил тему. Случаев очень много и у нас, и по всему миру. Уверен, все они произошли с такими ноунейм поделками, которые легко купить в любом телефонном ларьке в переходе или в интернет-магазине типа Али или Диалэкстрим за пару долларов.

Озабоченный проблемой, я решил протестировать брендовый блок питания. Но, к сожалению, на работе никто не решился пожертвовать своим зарядником :) Нашелся доброволец с неким китайским БП с брендом Веон, это что-то типа Престижио, или Ровера, или Айру – "разработчики" сидят у нас, делается все в Китае.






https://www.youtube.com/watch?v=quXZTcN3vJg

Пробился Веон при 5 кВ. Это хороший результат. Значит не все так плохо и некоторым китайцам можно верить.

Следующий подопытный – зарядник с непроизносимым брендом Ldnio. Закуплен нами на фирму для внутренних целей программистов – запитать отладчик или еще чего-нибудь. Упаковка красивая, имеет требуемые наклейки с описанием по-русски.






Сам блок тоже выглядит неплохо.






Подключаем к установке.




Результат – нашим стандартам этот зарядник не соответствует, но по европейским – все ок.


https://www.youtube.com/watch?v=LkLJEW4Cxpk

Пробой наступил при 3 кВ. Это больше норм европейского стандарта и меньше наших родных 3,75 кВ.

Итак, выводы очень просты и банальны. Нужно покупать хорошие фирменные блоки питания. А ноунейм и неизвестные бренды лучше обходить стороной. Ибо экономия 10...20 баксов может обернуться бедой.

Есть, как оказалось, и неплохой китайский БП. Но при покупке как понять, что он хорош? Значкам СЕ верить нельзя, китайцы их рисуют на всем подряд. Выходит следует покупать исключительно известные бренды, в том числе китайские, тайваньские первого и второго эшелона. Уверен, они делают свои БП не хуже Эппла или Самсунга.

А я в ближайшее время проведу ревизию (и вам советую) всех имеющихся дома БП и выкину все барахло, я успел накопить несколько таких штук с Али и с радиорынка. От их отсутствия никто не пострадает, ибо у нас в семье уже как минимум по разу у всех поменялись смартфоны и от каждого остался нормальный фирменный зарядник, главное найти, куда они все разбежались :)

Дальше интересно будет электронщикам и сочувствующим ;) Я разобрал все испытанные БП и посмотрел как они сделаны. Первый – аутсайдер, который пробился при 500 В.

Отчетливо видно, ЮСБ разъем стоит практически без зазора с трансформатором. А по стандарту требуется 6 мм между проводящими деталями. В исключительных случаях можно чуть меньше, но тогда требуются специальные дополнительные испытания, поэтому обычно бренды делают 6 мм, чтобы никаких вопросов не было.




Между ножкой трансформатора и железякой ЮСБ разъема всего  2...3 мм. А надо 6.




Печатная плата со стороны проводников.




Обращаем внимание на линию раздела, отметил ее ниже голубым.




Слева часть, контактирующая с сетью 230 В, справа низковольтная часть 5 В. Зазор маленький, а в области двух выводов, обведенных красным всего 1,5 мм. Это грубое нарушение стандарта. Еще интересен конденсатор CY1. Это типа помехоподавляющий Y1 конденсатор, которым допустимо соединять высоковольтную и низковольтную части. Но размер этого конденсатора 1206, а в таком малом размере Y1 конденсаторов не существует и не может существовать, так как у них слишком малое расстояние между выводами. А значит китайцы всунули обычный керамический конденсатор на неизвестное напряжение, который категорически запрещено устанавливать в качестве Y1 конденсатора! Это не БП, это устройство для убийства!

Теперь посмотрим внутрь экземпляра, пробившегося при 3 кВ.




Тут все намного лучше. Имеются защитные прорези на печатной плате. Но этого маловато, воздушные зазоры не спасают, спасает расстояние в 6 мм, а его тут нет.




И наконец лидер, который выдержал испытание и пробился при 5 кВ. Видна черная пластиковая разделительная пластина, которая отделяет трансформатор от ЮСБ-разъема и низковольтной части. Вторичная обмотка трансформатора сделана проводом в двойной изоляции и ее выводы вынесены из под трансформатора и запаяны со стороны низковольтной части, это темно-желтые провода слева на фотке ниже. Грамотное решение.




Снизу печатная плата также перегорожена пластиком.





Эта перегородка увеличивает зазор по воздуху до необходимых 6 мм. От этого и хороший результат при сохранении компактности.

Ну и на последок пара фоток трансформаторов для блоков питания.

Фотки трасформатора здорового человека.





Выводы вторичной обмотки вынесены подальше от сердечника и первичной обмотки. Сама вторичная обмотка сделана проводом в двойной изоляции. В наших тестах такой трансформатор выдержал 10,1 кВ. Имено такой мы применим в наших счетчиках (на следы канифоли не следует обращать внимание, это опытный образец, сделанный вручную).

А вот трансформатор курильщика.





Выводы очень близко к сердечнику, обмотки сделаны обычным лакированным проводом. Этот транс у нас пробился при 3,9 кВ. Не пойдет.

Одной меры – вынос выводов в сторону от сердечника – недостаточно. Нужно обязательно делать вторичную обмотку проводом в двойной изоляции. Ниже на фотке слева транс, у которого вторичка сделана лакированным проводом, а выводы вынесены. В результате пробой при 4,6 кВ. Вроде больше чем по стандарту, но запас мал. С учетом разброса параметров может попасться экземпляр похуже, а это недопустимо. А справа уже рассмотренный лидер с напряжением пробоя в 10 кВ.




Вот такая это штука, электробезопасность, стандарты про нее написаны вовсе не ради баловства, а ради сохранения жизни пользователя. Берегите себя, покупайте хорошие фирменные блоки питания, производители которых соблюдают правила. А разработчикам таких устройств следует очень внимательно относиться к выбору компонентов, ибо не все они сделаны с учетом всех нюансов стандартов, не смотря на декларации их производителей в даташитах о соответствии всем нормам СЕ.

UPD. Сегодня нашелся бескорыстный человек, который отдал на растерзание свой оригинальный зарядник от айпада.






Результат – 4,9 кВ. Неплохо. И, кстати, после пробоя зарядник Эппл сохранил работоспособность. С конструкцией платы у них тоже все в порядке. Низковольтная часть отделена каптоновой прокладкой, вторичная обмотка трансформатора сделана проводом в двойной или тройной изоляции и запаяна на низковольтной стороне.






UPD2. Чтобы закрыть вопрос, что за дурацкий способ проверки, какой в этом смысл, автор иди физику подучи, выкладываю схему методики таких испытаний на пробой из стандарта.



Рассматриваемые БП, это класс ll, т.е. без заземления. Для испытаний закорачиваются входные сетевые контакты и подключаются к источнику высокого напряжения. С низковольтной стороны тоже соединяются все доступные контакты и к ним, кроме того, присоединяются все железные части корпуса и/или разъема, если таковые есть в конструкции, и все это через измеритель тока, регистрирующий утечку или разряд, подключается ко второму полюсу источника высокого напряжения.

Почему так, помеха же подается между нейтралью и фазой? Да, помеха/импульс могут быть как дифференциальными, так и синфазными. В разветвленной сети квартиры одна в другую может конвертироваться из-за отражений от нагрузок, из-за несимметрии проводки, из-за разной паразитной емкости нейтрального и фазного провода. Также помехи изначально могут быть синфазными, если они вызваны грозой или разрядом статики. И, естественно, синфазная помеха для пользователя прибора гораздо опасней, т.к. модуль ее абсолютного значения относительно земли в два раза больше. И именно поэтому стандарт предписывает испытывать синфазно, т.е. использовать наихудшие условия.

А какой в этом вообще смысл? Зачем проверять какой-то пробой внутри прибора? Все просто. Вот возьмем обычный сетевой шнур. На нем всегда в современном мире двойная изоляция. Сделано это для электробезопасности, если повредится внешняя оболочка, еще останется внутренняя, которой достаточно для защиты. Но если вдруг повредятся обе и вы через повреждение увидите медь проводов, что вы сделаете? Продолжите пользоваться? Нет, вы замените шнур или замотаете его изолентой. А теперь представьте, этот провод подключен к плате, т.е. на плату заводится то самое напряжение 230 В, там оно как-то выпрямляется, преобразуется и т.д., но так или иначе высоковольтная часть платы БП гальванически связанна с сетью, т.е. коснувшись любой ее части, вас может ударить током. Поэтому стандарт предлагает считать всю высоковольтную часть единой монолитной проводящей болванкой, ибо разряду все равно откуда ударить, прямо с провода сетевого шнура, или и с анода выпрямительного диода. Аналогично предлагается рассматривать низковольтную часть, как монолитную болванку. Ведь если искра ударит в сигнал + ЮСБ, вы же не надеетесь, что держась за минус она вас не настигнет? Настигнет еще как, пробьёт все низковольтные детали, может спалит по дороге кое-что, но в любом случае достигнет пользователя, за какой бы контакт ЮСБ он не держался.

Вот мы и подошли к тому, что высоковольтная часть, она эквивалентна оголенному проводу 230 В. А низковольтная часть, эквивалентна пальцу или руке пользователя. А значит одно от другого должно быть изолированно точно такой же двойной изоляцией, как и сам сетевой шнур. И на плате, и внутри трансформатора, и между компонентами по воздуху, и по поверхности корпуса. И эта изоляция, это или воздушный зазор достаточной величины, по стандарту для двойной или усиленной изоляции эквивалентное расстояние 6 мм, или некий пластиковый барьер, или барьер плюс зазор, но поменьше 6 мм, или это двойная изоляция провода в трансформаторе, или все это в комплексе.

И последнее. По поводу желтизны заголовка. Я так назвал пост абсолютно искренне. 500 В пробой, это так мало в терминах электробезопасности, что реально ошарашило меня. Я не собирался писать этот пост. И если бы я первым проверил БП с пробоем 1300 В, я бы ничего не писал и не проверял больше. По моему радиолюбительскому опыту 1300 В уже достаточно (достаточно для меня и по моему мнению, остальным, в том числе программистам на своей фирме, я рекомендую все же пользоваться нормальными БП), хоть и меньше стандарта. Но 500… А ведь, наверное, есть экземпляры где 300 пробьёт или 200. А это значит, что подключая телефон к такой зарядке вы просто как будто фазу присоединяете через шнур ЮСБ. Телефону то пофиг, что он весь под потенциалом сети, ему главное 5 В на контактах. А вот пользователю, который возьмёт этот телефон в руки уже не все равно. А УЗО? А УЗО есть далеко не у всех. Тысячи домов построенных в советское время, сталинки, хрущевки, брежневки, стоят без УЗО в квартирах и еще десятки лет простоят. Федеральной программы поголовной установки УЗО не существует и поэтому они, УЗО, есть только в новостройках и у тех, кто в теме и установил самостоятельно. И поэтому то, что такой БП может привести к летальному электрошоку, это вовсе не маловероятный домысел.



Tags: безопасность, испытания, тесты, техника, электробезопасность
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 99 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →