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解读YD/T1591-2006:移动通信手机充电器及接口标准
2006/12/28 14:03:33    杨棋,365pr编辑

随着公众对移动通信服务需求的不断增长,移动通信新技术、新业务的不断涌现,使手机设计日趋个性化,手机更新换代速度进一步加快。但是,不同手机充电器的技术指标和接口各异,无法互换使用,手机更换造成大量电器闲置。这不仅浪费了社会资源,而且易产生二次环境污染。

早在2005年初,信息产业部就委托中国通信标准化协会组织通信运营企业、手机制造企业、手机充电器生产厂家、科研机构等业内相关单位,开展手机充电器标准规范的研究制定工作,规范和统一手机充电器的技术指标和接口。经过两年的努力,由信息产业部电信研究院、深圳康佳通信科技有限公司起草(主要起草人有刘军、孟梦、袁伟军、袁园、张夏、何桂立、李宏韬、杜勇)“YD/T1591-2006:移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法”通信行业标准于2006年12月18日正式发布。

一.制订标准的意义
   
从某种程度上将,YD/T1591-2006的发布,其现实意义甚至于超过了欧盟的“RoHS指令”,因为后者在某项方面留有余地,对中小企业来说操作起来比较来说困难。YD/T1591-2006从实际情况出发,“从小事做起”,集中解决了容易导致电器资源浪费和产生二次环境污染的关键因素,是政府职能在企业和消费者之间的积极体现。当然,颁布YD/T1591-2006的意义主要体现在以下几个方面:

(1)保护消费者的利益:标准实施后,消费者在更换手机时不必再次购买充电器,同一个充电器可以为不同型号的手机充电,使用随手机附带的充电连接线缆还可以使用计算机上的USB接口给手机充电。降低了消费者购买手机的消费成本,并且得到了更加便利的使用效果。

(2)减少社会资源的浪费:如果不做标准化,每生产一部手机都需要生产一个充电器,手机和充电器搭配销售,随着手机更新换代加快,大量消耗了社会资源。按照每年有1亿用户更换手机来计算,每年将新增1亿个充电器,若按每个充电器10元人民币计算,一年所产生的成本为10亿元。根据信息产业部的统计,今年1-9月份我国手机产量是3.317亿部,大家可想而知,造成的资源浪费何等惊人。充电器接口统一后,手机生产与充电器生产不必同步,用户更换手机时就不需再更换充电器,而充电器的正常使用寿命至少为3年,这就意味着我国的充电器生产总量将大幅度减少,为国家和社会节约大量材料资源。

(3)减少废弃电子产品对生存环境污染的风险:废弃的大量充电器不仅会涉及处理成本的问题,而且还可能增加环境污染的风险。在充电器的组成部分中,含有很多金属和化学物质,如果得不到妥善的处理,经过长期的氧化和分解之后,会产生大量的有害物质,给我们的生存环境带来严重的污染。手机充电器总产出量的减少,可大幅度地降低手机充电器对环境污染的风险。

《移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法》是集科研单位、手机设计制造、充电器设计制造企业集体智慧的结晶。因此具有很好的可实现性和可操作性。

(4)用广泛通用的USB A系列(普通USB)接口,可实现一线多用,不仅可用于充电,还可用于数据传输,可通过电脑的USB接口实现临时充电,十分方便;

(5)统一的USB接口放在充电器一侧,通过电缆连接到手机上,手机与连接电缆的接口由企业自行设计,这样的标准化方式利于手机外观及数据接口的个性发展,既解决了充电通用化、环保和节约资源的问题又不影响手机的设计和发展;

(6)标准还对充电器的节能、可靠性等提出了要求,使消费者使用过程中能省电、节约、可靠性高,提升了充电器的技术性能;

(7)标准对充电器以及手机充电模式的安全性作了严格规定,以保证使用安全;标准还妥善考虑了按新标准生产的手机及其连接线与电脑连接、以及与已经销售的手机的兼容性和安全性。

二.基本要求

该标准规定了手机充电器和接口的技术要求,包括交流充电器及其接口的物理特性、电气特性、安全特性、电磁兼容性、环境适应性等内容。从提高实用效率、利于手机个性化设计的角度出发,该标准在接口方面参照了通用串行总线(USB)类型A系列接口规范,并将统一的连接接口设在充电器一侧。

考虑到移动通信手持机的个性发展,本标准统一的连接接口设在充电器一侧,移动通信手持机一侧的连线接口由产品的设计、制造者自行确定。

1.连接结构

该标准所涉及的手持机与充电器的接口设在充电器侧,由连接插座和连接插头的机械配合以及电气性能来定义,充电器通过连接线缆另一端与手持机连接,实现充电功能。手持机与连接线缆的接口由设计者自行设计。

2.连接接口

连接接口采用通用串行总线接口(参照USB A系列)连接插头、连接插座。

连接插头与连接插座之间进行插拔,当插拔的速率不超过12.5mm/min时,将连接插头完全插入连接插座所需的力最大应不能超过35N,将连接插头从连接插座中完全拔出所需的力最小应不得小于10N。

连接插头与连接插座在每小时200个周期的最大速率下插入/拔出1500个周期,插拔结束后机械结构应无损坏,将连接插头从连接插座中完全拔出所需的力最小应不得小于8N。

(3)连接接口电气性能

手持机侧连接接口电气性能要求有:
(1)手持机充电接口直流输入电压为5V±5%;最大吸收电流为1800mA。无论充电器的输出功率如何,手持机侧充电控制电路应能根据自身需求实施安全充电,不应出现过热、燃烧、爆炸以及其它电路损坏的现象。
(2)手持机侧充电控制电路应具备限压保护装置。手持机充电接口在导入6Vdc以上电压时,如果不能保证安全充电,应启动保护,在非预期电压的情况下,不应出现过热、燃烧、爆炸以及其它电路损坏的现象。恢复后,手持机应能正常工作。
(3)当所连接的供电装置为非本标准规定的充电器(如计算机或便携计算机内置的USB A系列接口)时,手持机侧应限制最大吸收电流为500mA。
(4)考虑到在此标准实施之前已经生产、销售的手持机充电时吸收电流对供电装置的安全性,设计者应慎重考虑已经销售的手持机如果不具备本标准规定的安全充电措施,设计者在采用本标准时,应选择与原设计不同的手持机与连接线缆充电接口的物理设计,或在连接线缆上加装识别、限流控制装置,以防止用户在使用时误操作产生危险。

充电器侧接口要求有:
(1)充电器侧的通用串行总线接口(参照USB A系列)如图5所示。其中VBus为输出直流电源的正极,GND为输出直流电源的负极(地)。D+和D-应在充电器内部短接且不与充电器其它任何部分连接。作为一个特定连接,以便手持机侧能够识别所连接的通用串行总线接口(参照USB A系列)为本标准定义的充电器装置。
(2)充电器输出的额定电压为5V;输出电流范围300mA-1800mA,充电器产品应标识具体的额定输出电压、电流值。
(3)连接接口的绝缘电阻应不小于1000MΩ。
(4)连接接口的绝缘材料应能承受交流电压有效值为500V,持续时间为1分钟的耐压试验,无击穿、打火或飞弧现象。漏电不应超过0.5mA。应能承受由于开关、电涌和相似现象造成的瞬间过压。
(5)低电平的触点电阻:测试一对连接触点的接触电阻,试验要求绝缘薄膜(如存在)不应被破坏且不会发生表面融化现象;一对连接的触点在开路情况下,以最大20mV、100mA测试时,电阻的最大值是30mΩ。
(6)触点电容:连接接口传导元件之间的电容,在未连接的每个触点之间的最大电容值应不大于2pF。
(7)连接接口的绝缘材料应达到V-0级或更优等级。

3.连接线缆

连接线缆用于数据传输和充电兼用功能时其结构应符合图6所示(与USB A系列连接线缆相同)要求。连接线缆由四根导线组成,其中两根为电源导线(VBus为电源正极;GND为电源负极),另外两根(D+、D-)为信号导线。连接线缆长度为50cm至200cm。

4.充电器要求

(1)交流充电器的输入插头应符合GB 2099.1-1996中的相关要求;如充电器输入端为可拆卸的电源软线,还应符合GB 5023.5-1997和GB 17465.1-1998的要求。输出插座应符合要求。
(2)交流充电器输入额定交流电压适应范围应为100-240V,容差为±10%。在正常负载条件下,额定电压+10%到-10%的范围内,其稳态输入电流不应超过额定电流的1.1倍,且能正常工作。
(3)交流充电器应能适应输入额定频率为50/60Hz的电源条件。在正常负载条件下,额定电压+10%到-10%的范围内,其稳态输入电流不应超过额定电流的1.1倍,且能正常工作。
(4)充电器的额定输出电压应为直流5V,容差为±5%。
(5)充电器的额定输出电流范围应为300mA-1800mA。
(6)充电器的输出电压与输出电流之间的对应关系可采用表1及图7的要求。
(7)输入电压为90-264Vac时,模拟负载上的电压范围为1.50V到4.75V,输出纹波限值不大于100mA峰峰值;如果负载短路,电流限值应小于950mA。
(8)在任何情况下,不论充电器是否插在电源上,由手持机侧流向充电器的电流应不大于5mA。
(9)输入电压100-240Vac,当负载开路时,能量消耗小于300mW。
(10)充电器平均效率应不小于50%。
(11)建议充电器的输出电容范围在150μF到680μF内。
(12)电磁兼容性要求手持机侧在充电模式下,应符合相应的电磁兼容标准要求。
(13)充电器安全性能应符合GB 4943-2001、GB 4943-2001、YD 1268.2-2003中相关条款的要求。

三.测试方法

按照手持机充电器及接口测试方法要求,手持机侧的测试点在连接插头处,测量时应将连接线缆可靠连接在手持机上。具体测试项目包括:
(1)连接接口测试,如连接接口机械结构测试、连接接口可靠性测试、连接接口电气性能测试、连接接口的阻燃性测试。
(2)连接线缆测试,如连接线缆的PVC外套测试、连接线缆的测试、接线缆的电气性能测试、连接线缆的阻燃性测试、供电装置识别测试。
(3)充电器测试,如入、输出端插头、插座测试,输入电压适应范围测试,输入频率适应范围测试,输出电压测试,输出电流测试,输出电压与输出电流特性关系测试,输出纹波测试,短路电流测试,电流倒灌测试,无负载能量消耗测试,充电器平均效率测试,输出电容测试,电磁兼容性测试,充电器安全性能测试,环境适应能力测试。

四.标准说明

 YD/T1591-2006参考了已经发布的国内标准和国际标准,相关的技术要求及测试方法与这些标准中定义的一致。之后,还需对车载直流充电器等设备的技术要求和测试方法进行研究,并考虑在必要时增加相应的部分,作为本标准的补充文件。

在本标准的制定过程中还注意了与以下标准的协调统一:GB 4943-2001《信息技术设备的安全》、YD 1268.2-2003《移动通信手持机锂电池充电器的安全要求和试验方法》、GB 9254《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》、GB 17465.1《家用和类似用途的器具耦合器第一部分:通用要求》、《电磁兼容限值谐波电流发射限值》、GB 17625.2《电磁兼容限值对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波和闪烁的限值》。

充电器与移动通信手持机同时工作时,其电磁兼容特性应分别满足不同制式的移动通信手持机的电磁兼容要求。同时在标准的制定过程中,还参考了《通用串行总线规范(版本2.0)》接口的电气特性及机械结构。

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