拷問IEC&IEEE:一條簡簡單單的標準,一個實實在在的世界公害!

寫在前面的忠告:David J.Agans先生在他著名的《調試九法》里警告:深信不疑是真理的可怕敵人,甚至比謊言更為可怕。而詩人陸遊,則早在800年前就說過:紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。

肯定會有相當一些業內人士,習慣性出於對於IEC和IEEE權威根深蒂固的、本能的維護,將振振有辭的指出,實施了近百年的這一條簡單安規標準根本不可能存在任何謬誤!

然而,就是有些簡單的原理性錯誤,往往人們都會認定,就算用腳指頭去怎麼想也絕不會出錯的事,最後都證明確實還是錯了——如同燒死了布魯諾之後,地球還是沒資格成為宇宙的中心,儘管曾經有無數個世紀人類以為它是。

當所有專家都被假象一再的深度迷惑,整個世界以遵從標準的名義全都放下思辯和質疑而匍匐拜倒在權威腳下,災難就渾然不覺的降臨了。

今天在這裡針對IEC和IEEE等機構制定的一條簡單得不能再簡單的安規標準問責,一樣肯定會有不少的業界同行,行家,甚至大咖,認為我的大腦真的根本不如他們的腳指頭靈光,更有甚者,會認為把我的大腦和他們的腳指頭相提並論是侮辱了他們的腳指頭。

所以我首先誠懇的忠告:關於這條簡單的安規標準之錯誤,從發現到現在,22年來,本人在設計中不斷的經歷並一次次驗證,從原理到產品,再到對他人產品的維修,到無一例外的驗證著——就是這條無數人只願意用一隻眼瞄上半秒種就認定:這是一條即使用腳指頭做判斷都絕不會錯的安規標準,千真萬確還真就是IEC和IEEE這些老牌權威機構里的專家用腳指頭決定並鄭重而工整地寫成的百年魔咒。我深信他們若泉下有知,一定會為之羞愧不已。而直接從標準手冊里照搬到產品設計中的無數工程師,也從未想到過「絕知此事要躬行」。

根據度娘資料:國際電工委員會(IEC)成立於1906年,至2017年已有111年的歷史。它是世界上成立最早的國際性電工標準化機構,負責有關電氣工程和電子工程領域中的國際標準化工作。

IEEE的兩個前身AIEE(美國電氣工程師協會)成立於1884年,IRE(無線電工程師協會)成立於1912年。於1963年1月1日合併成立IEEE。作為全球最大的專業學術組織,IEEE在學術研究領域發揮重要作用的同時也非常重視標準的制定工作。IEEE專門設有IEEE標準協會(IEEE-SA,IEEE Standard Association),負責標準化工作。IEEE-SA下設標準局,標準局下又設置兩個分委員會,即新標準制定委員會(New Standards Committees)和標準審查委員會(Standards Review Committees)。 IEEE的標準制定內容包括電氣與電子設備、試驗方法、原器件、符號、定義以及測試方法等多個領域。

IEC和IEEE的專家們寫下的這條安規標準是這樣的:

CLAUSE 2.1.1.7

Discharge of capacitors in the primary circuit(初級線路電容放電)

在輸入線路斷開後,連接在外部電源電路上的電容(容量超過0.1uF)放電時間常不超過下 列數值。

經過一個時間常數電壓將衰減到起始值的37%

——對A型可插式設備:1S;

——對永久性連接式設備和B型可插式設備:10S。

如果要為這道魔咒取個恰當的名字,我覺得叫「37帕魔咒」還是比較合適的——以為保障了偶爾接觸插頭的人員安全就萬事大吉,滿世界卻從此到處隱藏同一個隨時都可能發作的致命隱患,所有的青蛙都心懷12萬分對IEC和IEEE的感佩與崇敬,前赴後繼的在某一個註定的時刻在突然沸騰的開水裡掛掉,並且堅信不疑只是因為無法抗拒無法預料的自然概率。

原理和實驗驗證都充分證明,這個1秒/10秒放電到37帕的放電時間常數,因為遠大於交流市電的半周期時間,因此,每個半周期內電容所充電得到的電壓都無法在本個半周期內充分釋放,總是在下半個周期從電源汲取更多的反向電壓來先中和,再充電,不斷持續必然會導致激蕩,尤其在電源插頭插拔,遭遇雷擊,浪涌等衝擊的時候,產生尖峰高電壓,不斷的來回激蕩並施加給包括其自身的整個電路,所有開關電源的電路中,器件老化失效的主要根源就是這些激蕩高尖峰電壓不斷衝擊直接導致的,一個極典型的災難性事故是,很多用於給電動摩托車電池充電的開關電源充電器就是這一因素直接的誘發了充電時的爆炸燃燒。

而開關電源中的關鍵器件:MOS管以及IGBT管的老化失效,爆炸損毀,最容易被忽視的因素,就是這個測試標準必然導致的尖峰高壓衝擊,——開關電源的可靠性之所以一直這麼差強人意的最根本原因即在於此。——現在證明這不是開關電源的天生宿命——只要按照這個阿爾達時間常數公式對放電電阻的阻值進行限制:R*C≤1F/2,即電容電阻的時間常數乘積須小於等於交流電的半周期時間。

以下所列舉的若干事例均是本人22年來的親歷故事。

1995年——初識魔咒:

那一年,為家用電器廠設計、生產智能控制板,其中所用到的簡單小功率電源部分,就是常用的半波整流阻容降壓電路,如圖一:

圖一

在客戶退回來的問題PCBA中,總是有個別扳子上的R2電阻開路導致的死機,按照通常的思路,要麼換供應商,要麼換更耐衝擊的線繞電阻。可是我就是想確認一下這種簡單的被眾人認可的電路結構是不是真的不存在任何問題,我用數字萬用表測量,在並聯470K電阻的1UF電容上能夠看到插拔電源時會出現超過AC600V的電壓讀數,而換成150K電阻之後,表上的電壓讀數就很難超過AC400V。於是我在小夥伴面前再次演示了這個過程,最後,毫無懸念的決定,將R2的參數從470K/0.25W調整為150K/0.5W,之後所有出貨的PCBA不再有由於R2開路造成的死機。

平心而論,個人認為:大愚若智如我,既然我都可以分析出來這個錯誤,那這世界上的聰明人應該也能夠。

然而,非也。

在2006年,自家一種某名牌產品壞了,拆開檢查,發現是那個C1電容開路所致,我都沒連累一下腳指頭,就換了電容和電阻,現在是2017年,還好好的用著。

2009年,在阿爾達恆溫烙鐵中,因為大意,最初用一隻200K的1210電阻搭配0.1UF電容,最後發現無法杜絕後級控制部分的可控硅誤觸發,改成2隻62K的1210電阻串聯後與電容並聯搭配,才沒再發生同樣故障。

到了2010年,某公司因為成本原因,選用了某型號的國產仿製PWM電源晶元(內置MOS管),組裝完成後上老化架的時候,平均上去一雙,炸掉一個,問到我,我也沒麻煩自己的腳指頭,讓他們把390K/0.25W的換成200K/0.5W電阻試試。結果很OK。

接著是2012年,家裡剛買一年的某名牌LED電視機罷工,售後檢查完後要換板子,我這次用腳指頭想了半秒,就決定看一眼新板子,於是看到了這個:

圖(二)

廠家的板子上,將其中的放電電阻R一分為四,2個2M並聯後再串聯,等效電阻仍然是2M。——我真誠的認為,採用這種方法的設計者們一定很認真的用大腦而不是腳指頭嚴謹思考後作出的慎重決定——就算萬一其中某個電阻翹掉了,其他三個繼續負責到底!OK?肯定沒有人認為這些設計者存在一絲不敬業的嫌疑,事實上也如此,他們在忠實的遵照IEC和IEEE的權威標準行事,並作出了預先的設計防範處理,也許最開始想出這個方法的設計者,還從他老闆那裡拿到一筆豐厚的獎金呢。

現在已經過了5年,那電視機沒再麻煩過該電視廠家。

跟著是2013年,家裡的某名牌路由器的WIFI信號總是堵死,必須重啟動才能正常,相信大家都了解,一般路由器的小功率適配器電源里,是沒有這個電容和放電電阻的,當然,還是沒用腳指頭,給它增加上去這兩個零件,並做了其他相關處理,自然的,一直到現在2017,沒再堵過。

到了2016年,新換的網路寬頻服務商提供的機頂盒,在使用一段時間後,電視屏幕上總會在某個時候顯示無電視信號,算了,不關腳指頭的事,將超聲波熔接了外殼的外置電源適配器輕輕敲開,一樣處理,之後電視信號不再報告異常。

最後是2017年,家裡的某牌子DVD出故障:讀碟能力時好時壞,查看光嶇讀寫頭沒問題,果斷拆開,換掉高壓電解電容,增加一個200K放電電阻,於是一切正常。——特別說明一下,這個DVD電源板上並不存在放電電阻,這在安規標準明確允許的範圍內,0.1UF及以下的X電容的接入可以不並接放電電阻。

如果看完了這些事例,仍然還有人搖晃著高傲的腳指頭不以為然,那我再告訴大家一個測試數據,在足夠小的放電電阻的情形下,抗雷擊耐壓能力至少提高600V,好好思考一下這600V的安全區域究竟意味著什麼罷。或許有不少人想當然的寄厚望於電源等效內阻來為電容放電,那也只不過是一相情願的幻想而已。當然也盡可以繼續維持這個有問題的測試標準,但請記住一點:除了IEC 和IEEE,還真沒幾個人能夠阻止你們又蠢又二的頂戴著這紙糊的37帕魔咒繼續沉淪。

去重複一下我1995年在小夥伴面前做過的實驗吧,任何有基本條件的人,都可以在任何時候再現這個實驗,如果打死都不願意去做這個實驗,請不要再搖晃腳指頭指點江山。

David J.Agans先生的《調試九法》,其中尚有不少精彩言論及心得,嚴重分享一下——

墨菲定律(MURPHY』S LAW):事情如果有變壞的可能,不管這種可能性有多小,它總會發生。

如果查找一個BUG花費了大量的時間,那麼原因可能是忽略了某個最基本的,最重要的規則。

當你排除了所有的不可能,不管留下什麼,也不管看起來多麼不可思議,那必定都是事實。

有時看起來最不起眼的事情實際上卻是導致發生BUG的關鍵。

沒有什麼比一個看上去顯而易見的事實更能迷惑人了。

最後,我必須要指出與這個37帕魔咒直接關聯的嚴峻現實——全世界竟然都在同一條簡單之極的標準面前繳械,樊籬高築,故步自封,畫地為牢,遍嘗苦果卻甘之如飴!僅僅用一個蠢字無法解釋。

所有已經發生過充電爆炸燃燒,乃至釀成惡性傷亡事故的電動車等事件,都與忠實執行這一條國際權威標準而生產的開關電源充電器密切相關!!!根本無關正牌大牌,無關山寨,請記住,這口鍋太大,山寨背不下。

最終的焦點指向,只有這裡→_→IEC 和IEEE,還有其餘那些只知道照抄作業的同學,那誰和誰,都是被告......想想滿世界都充斥著的這些缺陷電源,想想無數所謂的「自然」低概率失效導致的悲劇,再想想曾經有多少鮮活的生命因此凋零,我的指責過分嗎?

用腳指頭鄙視我的那些專家們,絕對值得好好反思和自重——說實話,在我眼裡,就憑著以上這22年的若干親身關經歷,無論正看反看左看右看上看下看,都只能看到一些大腦形狀的腳指頭,真的。

如果感受到冒犯,那請接受我的道歉,因為那確實算不上是你們的錯。謝謝。

至於看上去已經臃腫不堪,老態龍鐘的IEC和IEEE等機構會否儘快修訂標準,大家就拭目以待吧。不過,如果這篇文章最後能被這些機構的專家看到,我相信他們會認真對待並作出修正的。

有什麼理由不讓IEC和IEEE這些機構早一點知道呢?

畢竟,作為以保護全世界青蛙為天職的IEC和IEEE等機構,決不會在發現自己竟然煮了近百年的青蛙之後無動於衷的。你們唯一可以證明這條簡單標準絕對綠色無公害的方法,就是用鐵的事實來證明:在維持現有標準的前提下,無論如何實驗,當電源電壓是標準的無波動的正常市電電壓環境下,那個X電容兩端都不會出現超過正常峰值的尖峰電壓。

最後的事實將只能是:IEC&IEEE將會承認這條標準是一個世界公害的事實,儘管也許十分難堪。

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