單位：浙江巨磁智能技術有限公司 作者：趙峰

一，引言：

隨著新能源汽車產業的快速發展，充電樁作為核心基礎設施，其安全性與可靠性（包括電磁兼容性）已成為行業焦點，新國標對此提出了更高要求。其中，剩余電流檢測（A0°項目）作為評估設備絕緣性能的關鍵指標，若閾值發生偏差，可能導致設備認證失敗或引發安全隱患。

在新型7KW充電樁測試中，出現A0°項目閾值異常下降問題。通過現場技術支持與實驗室測試，我們系統分析了該問題的成因，并基于電路設計與元件優化提出了解決方案，旨在為同類產品的研發提供技術參考。

二，問題描述與初步分析

2.1，現場現象：

充電樁在使用剩余電流測試中出現A0°項目剩余電流超標。整樁的A0°正反2個項目測試閾值實測為7mA，拆下單件獨立測試時，剩余電流閾值為17mA，符合新國標要求，測試數據對比顯示：

? 整樁測試：正負向剩余電流同步減小，呈現非對稱偏移：

（現場測試數據）

? 單件測試：傳感器獨立測試結果：

（正常單件測試數據）

2.2，矛盾點分析：

整樁與單件測試數據不一致，提示外部電路干擾或設計缺陷。初步推測問題源于充電樁內部電路設計或高壓環境下的元件性能劣化。

經過研究發現，客戶在設計電路時，為簡化走線，將檢測電路置于傳感器后端。導致檢測電路的電流，穿過傳感器的銅腳影響了傳感器的檢測閾值。現場將這個電路斷開后，測試A0°項目閾值恢復，與單件測試一致。

三，現象分析

3.1，A0°波介紹：

在電力系統中A0°波定義為相位差為0°的剩余電流波形（簡稱A0°），波形特征為半波整流后的脈動直流，對應的漏電發生在半波或全部整流后，屬于交流型剩余電流。下圖為A0°的波形：

可以看到A0°的波形，就是半個正弦，正向A0°項目就是正半軸波形，反向A0°項目就是負半軸波形。其產生的電路是使用整流二極管放置在交流后，輸出的波形就是A0°波，正負向由二極管的方向控制，下圖是簡易的仿真電路和波形。

（仿真電路和波形）

3.2,電路分析：

充電樁的一個檢測電路，放置在了傳感器銅腳后面，電路中的電流也就跟隨銅腳一起穿過了傳感器的磁芯，被傳感器檢測到了。

（問題部分電路）

充電樁使用的傳感器是我司 RCMU101SM8系列剩余電流傳感器，基于Magtron iFluxgate?技術,核心處理芯片采用自主研發的SoC，集成自檢功能和邏輯判斷，模塊化設計，集成計量與剩余電流檢測于一體，產品應用于新國標電動汽車充電設施模式二隨車充(IC-CPD)、模式三交流充電樁剩余電流保護。具有高精度、高可靠性、低零漂、低溫漂、響應迅速、方便安裝的優勢。

（傳感器圖片 及原理圖封裝及其外圍電路）

檢測電路由整流二極管、光耦及限流電阻構成，光耦可以等效為發光二極管，使用仿真軟件進行仿真測試。仿真電路和結果如下圖所示，出現的波形就是A0°波，正是這個電路的電流引起閾值偏移。

然而，現場測試顯示閾值雙向偏移，而仿真結果僅呈現單向偏移。推測可能是整流二極管、光耦有損壞的結果。先將整流二極管去除，再次進行仿真，波形變成正弦波，即使再去掉光耦波形也是一樣的。

四,故障模擬與驗證

根據電路分析和仿真結果，為進一步驗證問題的產生原因，也為后續更好的服務客戶杜絕此類問題，仿照問題部分制作了一個測試Demo，進行進一步的分析測試。Demo的設計原理圖如下分為：剩余電流傳感器部分、后置檢測電路、前置檢測電路、開關電源部分（為傳感器供電），原理圖和測試照片如下圖所示：

（原理圖截圖） （實測照片）

4.1,前置檢測電路實測：

斷開后置檢測電路，只有前置檢測電路工作。檢測電路在剩余電流傳感器前端，電流不穿過傳感器時，測試數據與單件測試基本一致，數據詳見下圖。

（全項目測試合格） （A0°部分測試數據 合格）

4.2,后置檢測電路實測：

斷開前置檢測電路，只有后置檢測電路工作。檢測電路在剩余電流傳感器后端，電流穿過傳感器，只出現單向閾值偏移，符合電路原理和仿真結果，但是測試數據與現場不一致，數據詳見下圖。

（正向A0°測試不合格） （A0°部分測試數據 不合格）

4.3,改后置檢測電路實測：

將電路中的二極管短接，再次進行測試。A0°正反2個項目測試閾值下降到7mA，與現場數據一致也符合仿真結果，判斷現場整流二極管損壞。

（二極管短接圖片） （雙向A0°項目測試不合格） （A0°部分測試數據 不合格）

五,結論與建議

1、根據測試與仿真結果，不論二極管是否損壞，都有A0°波漏電現象，所以這個檢測電路不能夠放置在傳感器后面。在充電樁布設計中，剩余電流傳感器后不要放置額外電路，最好是只有繼電器及附屬電路。

2、結合經驗判斷二極管的損壞，可能是整樁在進行2.5kV耐壓測試時候，2.5KV的電壓直接加載在這個檢測電路的兩端。超過了M7二極管的耐壓，引起二極管損壞，建議更換耐壓更大，達到2.8KV及以上的二極管（如1N5399，耐壓3kV）。

3、建議在光耦端，并聯一個4148的二極管，主要起到保護作用，當前端的整流二極管失效后，可以給反向電壓提供回路，保護光耦。

審核編輯 黃宇