2009 年 11 月 100 日，三星電子宣布對(duì)旗下 Jipeeru 品牌對(duì)開門冰箱實(shí)施召回行動(dòng)，對(duì)自 2007 年 6 月到 20008 年 5 月期間在韓國(guó)生產(chǎn)的其他 6 個(gè)型號(hào)原裝進(jìn)口雙開門電冰箱進(jìn)行自愿召回，中國(guó)市場(chǎng)涉及數(shù)量約為 3.2 萬臺(tái)，這也是中國(guó)家電行業(yè)的首宗召回行動(dòng)。事件起因是，在前一個(gè)月韓國(guó)消費(fèi)者一款 20006 年產(chǎn)的 680 升 Jipperu 牌對(duì)開門冰箱發(fā)生了冰箱門飛脫現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶家的門和窗戶玻璃受損破碎。

　　日本產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)（NITE）每年發(fā)行的年度--"事故信息收集制度"顯示，由家電產(chǎn)品引起的事故從長(zhǎng)期來看具有增多傾向（圖 1）。在這些產(chǎn)品事故中，尤以危及人身及財(cái)產(chǎn)安全的起火事故為重。日本消防廳發(fā)布的火災(zāi)信息顯示，電器產(chǎn)品造成的燒毀建筑物和死亡事故每年接近 1000 起。

圖1

　　國(guó)外設(shè)計(jì)的家電產(chǎn)品存在安全隱患予以召回，而中國(guó)市場(chǎng)上的家電產(chǎn)品就很安全嗎，恐怕答案不是那么樂觀，2010 年 077 月 30 日，新浪網(wǎng)上出現(xiàn)一片文章，題目是：實(shí)圖實(shí)例 20 起家電爆炸事故及預(yù)防攻略。總結(jié)了近兩年在中國(guó)各地發(fā)生的較嚴(yán)重的家電燃燒、爆炸的事件，圖片觸目驚心，涉及到的產(chǎn)品有冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、電飯鍋等常用的家電產(chǎn)品，品牌全部都是電視廣告上天天出現(xiàn)的。此文章總結(jié)出很多如何預(yù)防此類事件發(fā)生的方法，比如空調(diào)應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物品、防水防潮等。但這些終歸是指標(biāo)不治本，據(jù)權(quán)威調(diào)查表明，家庭火災(zāi)的 80%都是由于家用電器自燃引起的，要想從源頭杜絕此類事件發(fā)生，責(zé)任還是在家電制造商身上。

　　據(jù)研究家電產(chǎn)品在發(fā)生意外事故的時(shí)候是有一些共同原因的，這里列出 2 個(gè)普遍存在的：

　　1:焊點(diǎn)裂紋

　　圖 2 是部件端子的焊點(diǎn)形成裂紋后，并向該部分通電后的情況。初期時(shí)（圖左）雖未發(fā)現(xiàn)異常，但經(jīng)過一段時(shí)間后，微小的火花開始產(chǎn)生，隨著時(shí)間的推移，火花間隔縮短，周邊部分溫度上升并且出現(xiàn)了碳化現(xiàn)象（圖右）。有時(shí)還會(huì)冒煙和起火。

圖 2

　　預(yù)防此類情況的一種可靠解決辦法是在高電壓的大焊點(diǎn)處加裝溫度保險(xiǎn)絲進(jìn)行保護(hù)，在發(fā)生碳化、燃燒之前即斷開電路?，F(xiàn)在一只溫度保險(xiǎn)絲的價(jià)格只有幾毛錢，并且高電壓的焊點(diǎn)數(shù)量很少，所以既不會(huì)增加電路的復(fù)雜度也不會(huì)給生產(chǎn)商帶來成本壓力。

　　2:壓敏電阻。

　　由壓敏電阻引起的意外事故，此原因較為普遍也是安全隱患的，本文在此要重點(diǎn)討論其誘發(fā)原因和預(yù)防方法。

圖 3.

　　上圖是現(xiàn)在絕大多數(shù)家用電器所采用的浪涌保護(hù)方法，圖中的熔斷器選用電流保險(xiǎn)絲，從2A 到幾十 A 不等。下面以美的空調(diào)的電路圖為例來作說明：

圖 4.

圖 5.

　　上圖是美的空調(diào)的電源部分的電路圖，從圖中可以看出，是很典型的采用電流保險(xiǎn)絲與壓敏電阻相配合的模式。設(shè)計(jì)師的初衷是：根據(jù)壓敏電阻的特性，壓敏電阻在正常工作電壓，元件電阻呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，可以達(dá)到 10M 歐姆量級(jí)，這時(shí)通過壓敏電阻的電流也只有 10uA 水平，電路正常工作；當(dāng)出現(xiàn)較高電壓時(shí)，大于壓敏電阻的動(dòng)作電壓，此時(shí)壓敏電阻的阻值瞬間降低到很小，電路相當(dāng)于短路，很大的短路電流通過保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)絲隨即熔斷。

　　在壓敏電阻正常的情況下，此設(shè)計(jì)很管用，能夠提供很好的保護(hù)作用。但是每一個(gè)電子部件都會(huì)存在老化問題，壓敏電阻也不例外，并且要比其他半導(dǎo)體部件更容易老化。所以在討論之前先來看一下壓敏電阻的壽命：

　　已經(jīng)有人做過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，過程如下：從瓷料配方和生產(chǎn)工藝相同，生產(chǎn)時(shí)間相近，電位梯度相近的 個(gè)不同批次中各抽3只樣品，共24只樣品，測(cè)量壓敏電壓Vb后，以8/220us,40 kA電流以同一電流方向，每隔5 min沖擊，在沖擊后接近5 min時(shí)測(cè)量VVb,直到Vbb較初始值下降略大于110%時(shí)終止試驗(yàn)，以終止試驗(yàn)前的沖擊次數(shù)作為該樣品能承受的總沖擊次數(shù)，得出如下結(jié)論：

表1各樣品失效前的總沖擊次數(shù)

　　由圖中可以看出，樣品中壽命長(zhǎng)的是32次，短的是11次，24只樣品的平均壽命是22.7次。也就是說一只普通的壓敏電阻在經(jīng)過大約30次的大浪涌沖擊后就可能已經(jīng)失效了。而失效后的壓敏電阻在遭受大電壓沖擊下不僅不能起到保護(hù)作用，反而等同于一顆炸彈。

　　下面具體討論一下失效后的壓敏電阻工作狀態(tài)。壓敏電阻為什么會(huì)燃燒呢，根本原因是因?yàn)樗粫?huì)出現(xiàn)真正的短路，只是發(fā)展到一定低的電阻，比如 k 歐姆級(jí)乃至數(shù)百數(shù)十歐姆量級(jí)。

　　要是壓敏電阻失效時(shí)能徹底短路，反倒是安全了，因?yàn)榍懊娴碾娏鞅ｋU(xiǎn)絲會(huì)斷開，但現(xiàn)實(shí)中壓敏電阻起火時(shí)保險(xiǎn)絲并不起作用。就圖 4、圖 5 兩個(gè)電路圖為例：如果讓保險(xiǎn)絲斷開，圖 4 中的壓敏電阻的阻值要降到 11Ω，圖 5 中的壓敏電阻的阻值要降到 70Ω。而壓敏電阻肯定在達(dá)到這個(gè)阻值之前就已經(jīng)燃燒起來了。

　　燃燒的整個(gè)過程是這樣的：當(dāng)壓敏電阻開始失效時(shí)，一定是先出現(xiàn)元件阻值逐步下降的趨勢(shì)，此時(shí)電阻從 10MM 歐姆量級(jí)下降到 1000k 歐姆量級(jí)，并開始有點(diǎn)發(fā)熱，在熱量的作用下，電阻會(huì)進(jìn)一步下降，會(huì)在 k 歐姆量級(jí)，此時(shí)壓敏電阻內(nèi)部溫度會(huì)繼續(xù)上升到 150 度以上，很快就會(huì)進(jìn)入惡性循環(huán)階段：電阻繼續(xù)下降，電流繼續(xù)上升，溫度繼續(xù)上升，熱量過大，導(dǎo)致起火燃燒。如果元件周圍有易燃部件，就會(huì)很容易導(dǎo)致電器燃燒起來。所以現(xiàn)在的壓敏電阻都是采用阻燃的涂層或外殼：

圖 6.

　　但是，現(xiàn)在的電器都在向小型化發(fā)展，在非常狹窄的空間內(nèi)，有一個(gè)高溫部件的存在仍然是一件非常危險(xiǎn)的事情。所以并不能徹底解決此問題。

　　筆者在此提出一個(gè)可以徹底解決此問題的方法：在電流保險(xiǎn)絲后增設(shè)溫度保險(xiǎn)絲，并且溫度保險(xiǎn)絲與壓敏電阻之間在安裝位置上要有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，是兩者封閉在一個(gè)密閉的容器內(nèi)。如下圖：

圖 7.

　　據(jù)悉現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有類似的產(chǎn)品存在。換成 TMOV（溫度保護(hù)型壓敏電阻）后的等效電路如下：

圖 8.

　　替換后的實(shí)際效果怎么樣呢，下表是對(duì) TMOV 的性能參數(shù)的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)所采用的產(chǎn)品是 SET 公司生產(chǎn)的 M15SS471T136,連續(xù)工作電壓：3000VAC.

表 2

　　由上表可以看出，在壓敏電阻被擊穿失效條件下，隨著溫度的上升能在壓敏電阻燃燒之前將電路安全地?cái)嚅_，有效地保護(hù)了整體電路的安全。筆者認(rèn)為：雖然壓敏電阻燃燒純屬于小概率事件，但還是存在發(fā)生的可能性，此改進(jìn)可以作為家用電器的一道安全屏障，把小概率將為 0 概率，也希望此改進(jìn)能夠引起相關(guān)設(shè)計(jì)工作者的重視，在家電行業(yè)推廣開來。

　　在中國(guó)當(dāng)下消費(fèi)者對(duì)商品信任度極度匱乏的環(huán)境下，消費(fèi)者在進(jìn)行消費(fèi)時(shí)，所關(guān)心的問題已不是夠不夠便宜、夠不夠漂亮，而是夠不夠安全，體會(huì)深的應(yīng)該是食品行業(yè)。超市中的洋奶粉一度脫銷，而貨架上堆積如山的國(guó)產(chǎn)奶粉卻無人問津，不是我們歧視民族品牌，是它們不夠重視消費(fèi)者的安全。希望中國(guó)的家電行業(yè)能夠引以為鑒，多一些安全上的考慮，減少一些小概率事件的發(fā)生，為消費(fèi)者提供安全的產(chǎn)品。