一句话总结：UL 1310 7th Ed. (rev. June 9, 2022) 的 Class 2 输出功率限制是 100VA（视在功率）而非 100W——这是因为 Section 28 的限制是基于输出电压和视在功率（VA），而非有功功率（W）。本文深度辨析 100VA vs 100W 的差异、Section 28 和 Section 30 的电压与功率限值逻辑链，以及固有受限（Inherently Limited）和非固有受限（Not Inherently Limited）两种合规路径的选择与验证方法。
1. 问题的源头：为什么工程师会困惑？
如果你拿到一台标注"Class 2 100W"的电源适配器，先别急——标准里从来没有说过 Class 2 的功率上限是 100W。
答案：UL 1310 Section 30.2.1 明确规定：
"The maximum output volt-amperes shall not be more than 100 volt-amperes"
这里的单位是 volt-amperes（伏安），缩写是 VA，不是 W（瓦特）。
那么 100W 和 100VA 有什么区别？为什么标准要用 VA 而不是 W？答案在下一节。
2. 为什么是 VA 而不是 W？（视在功率 vs. 有功功率）
在交流电路中：
- 有功功率（P，单位 W）：负载实际消耗的能量，
P = V × I × cos φ - 视在功率（S，单位 VA）：电压与电流的乘积，
S = V × I - 功率因数（PF）：
PF = cos φ = P / S
标准选择 VA 而不是 W 的原因：
- 安全考虑基于电流的发热效应。即使负载不消耗有功功率（纯电抗负载），电流仍然流过变压器绕组和导线，产生
I²R发热。限制 VA 就是限制实际流过的电流大小。 - VA 是测试可以客观测定的量。用电压表和电流表直接测量，不依赖负载的功率因数。如果限制 W，那么面对不同 PF 的负载，实际电流可能差异很大。
- 一致性。同一台变压器，接 100W 纯电阻负载时电流是
I = 100/V，接 100VA 但 PF=0.5 的负载时电流是I = 100/V × 1/0.5 = 200/V——后者电流翻倍，发热风险显著增加。VA 限制统一约束了最坏情况。
所以，100VA 的实质意义是：无论负载功率因数如何，变压器输出的视在功率不得超过 100 VA。
3. Section 28：最大输出电压——第一道门槛
在讨论功率限制之前，必须先理解 Class 2 的电压天花板。Section 28（Maximum Output Voltage Test）定义了：
| 输出类型 | 最大限值 | 条款 |
|---|---|---|
| 正弦或非正弦 AC | 42.4 V peak | 28.1 引用 16.2.2(a) |
| 连续 DC | 60 V | 28.1 引用 16.2.2(b) |
| 中断 DC（10-200 Hz） | 24.8 V peak | 28.1 引用 16.2.2(c) |
| AC + DC 组合 | 见 Figure 16.3 | 28.1 引用 16.2.2(d) |
重要的限制：Section 16.2.2 Exception 1（漏电流 < 0.5mA 时电压可超标）不适用于 Section 28！也就是说，Class 2 的电压上限是绝对的——不存在可以用低泄漏电流来豁免电压超标的路径。
对于多输出电源（28.2/28.3），任何输出端之间的电压都必须在限值以内；但如果有明确标记禁止某些端子互连（52.10），则串联后的电压可以超标。
4. Section 30 核心框架：两类限值体系
UL 1310 Section 30 将 Class 2 电源分为两大类，使用不同的限值表：
4.1 固有限制型（Inherently Limited）—— 30.2
定义：变压器的构造使其本质上无法输出超过限值的电流和功率，即使没有任何保护器件（或保护器件被旁路）。
适用的限值表是 Table 30.1：
| 电压范围 (Vmax) | 最大铭牌 VA | 最大铭牌电流 (A) | 最大输出电流 Imax (A) |
|---|---|---|---|
| 0 – 20V | 5.0 × Vmax | 5.0 | 8.0 |
| 20 – 30V | 100 | 100 / Vmax | 8.0 |
| 30 – 60V DC only | 100 | 100 / Vmax | 150 / Vmax |
关键解读：
- 0-20V 范围：VA 限制 =
5.0 × Vmax，电流上限 8.0A。例如 5V 输出，最大 VA = 25VA，最大电流 5A。 - 20-30V 范围：VA 硬上限 100VA。电流 =
100 / Vmax，最大 8A。例如 24V 输出，最大电流 = 100/24 ≈ 4.17A。 - 30-60V DC：仅限于 DC 输出！最大 100VA，输出电流
100 / Vmax，但短路电流限制为150 / Vmax（比额定电流高 50%）。
4.2 非固有限制型（Not Inherently Limited）—— 30.3
定义：依赖保护器件（如 thermal cutoff、fuse、PTC）来限制输出。要求保护器件动作后输出必须自动断电。
适用的限值表是 Table 30.2：
| 电压范围 (Vmax) | 最大铭牌 VA | 最大输出 Imax (A) | 最大输出 VAmax | 最大过流保护额定值 (A) |
|---|---|---|---|---|
| 0 – 20V | 5.0 × Vmax | 1000 / Vmax | 250 (Vmax≤15: 350) | 5.0 |
| 20 – 30V | 100 | 1000 / Vmax | 250 | 100 / Vmax |
| 30 – 60V DC | 100 | 1000 / Vmax | 250 | 100 / Vmax |
非固有限制型的关键差异：
- Imax =
1000 / Vmax，远高于固有型的限值（例如 24V 输出，Imax = 1000/24 ≈ 41.7A！） - 但 VAmax = 250 VA，也明显高于 100VA
- 注意：这并不意味着可以长期输出 250VA。保护器件必须在限定时间内动作，否则需要通过 30.3.2 的 cheesecloth 测试（不得起火或熔化金属）
实际意义：非固有限制型本质上要求保护器件动作速度快——在达到危险电流之前断电。因此限值的"宽容"是有代价的。
5. Class 2 功率/电流限值曲线
6. 典型输出电压计算示例
示例 1：5V DC 输出（固有限制型）
| 参数 | 计算过程 | 结果 |
|---|---|---|
| Vmax | 5V（0-20V 范围） | — |
| 最大 VA | 5.0 × 5 = 25 | 25 VA |
| 最大铭牌电流 | min(5.0, 8.0) | 5.0 A |
| 最大输出电流 Imax | min(8.0, …) | 8.0 A |
解读：5V 输出时，VA 上限只有 25VA，远低于 100VA。这是因为 0-20V 范围内约束更严格——标准担心低压大电流的发热效应。
示例 2：12V DC 输出（固有限制型）
| 参数 | 计算过程 | 结果 |
|---|---|---|
| Vmax | 12V（0-20V 范围） | — |
| 最大 VA | 5.0 × 12 = 60 | 60 VA |
| 最大铭牌电流 | min(5.0, 8.0) | 5.0 A |
| 最大输出电流 Imax | — | 8.0 A |
解读：12V 输出 VA 上限 60VA，铭牌电流 5A，测试中短路电流不得超过 8A。
示例 3：24V DC 输出（固有限制型）
| 参数 | 计算过程 | 结果 |
|---|---|---|
| Vmax | 24V（20-30V 范围） | — |
| 最大 VA | 100 | 100 VA |
| 最大铭牌电流 | 100 / 24 = 4.17A | 4.17 A |
| 最大输出电流 Imax | — | 8.0 A |
解读：这是最典型的场景。24V 输出可以达到满额 100VA，铭牌标称电流 4.17A，但短路测试时电流可以到 8A（因为标准理解短路时电压会跌落，实际 VA 仍 ≤100）。
示例 4：48V DC 输出（固有限制型）
| 参数 | 计算过程 | 结果 |
|---|---|---|
| Vmax | 48V（30-60V DC 范围） | — |
| 最大 VA | 100 | 100 VA |
| 最大铭牌电流 | 100 / 48 ≈ 2.08A | 2.08 A |
| 最大输出电流 Imax | 150 / 48 ≈ 3.125A | 3.125 A |
解读：48V 输出时 VA 仍然是 100VA，但铭牌电流降到约 2A。短路电流限制为 150/Vmax ≈ 3.125A。注意：48V AC 输出不被允许——30-60V 范围仅限于 DC！
7. 测试测量时序
测试时的测量时间点取决于变压器类型和保护方式（30.2.1）：
| 变压器类型 | 测量时刻 | 适用条款 |
|---|---|---|
| 纯变压器（无保护） | 通电后 60 秒 | 30.2.1(a) |
| 有限流阻抗/电路（电阻、PTC 等） | 通电后 5 秒 | 30.2.1(b) |
| 有 thermal cutoff / fuse（测试时旁路） | 通电后 60 秒 | 30.2.1(c) |
| 限流阻抗 + 保护器件（旁路保护器件） | 通电后 5 秒 | 30.2.1(d) |
| DC 输入 + 限流 + 保护器件（旁路） | 通电后 5 秒 | 30.2.1(e) |
设计启示：
- 5 秒测量窗口意味着 PTC 等自恢复器件在 5 秒内不应有明显的电流限制——器件还没热起来。因此 5 秒内测到的是近乎无限制的电流。
- 60 秒测量窗口则给变压器绕组充分的加热时间，阻抗增加会自然降低电流。
- 如果采用了限流阻抗（如串联电阻），测量在 5 秒进行——阻抗的限流作用立即生效。
8. 对比：Inherently Limited vs. Not Inherently Limited
9. 工程师设计指南
选择 Inherently Limited 还是 Not Inherently Limited？
| 考量因素 | 建议选择 |
|---|---|
| 输出功率 ≤ 100VA，不需要大电流 | Inherently Limited |
| 需要大输出电流（如快充场景） | Not Inherently Limited + 精密保护 |
| 成本敏感 | Inherently Limited（高阻抗变压器/串联 PTC） |
| 体积受限（小适配器） | Not Inherently Limited + 快速熔断保护 |
| 想简化认证流程 | Inherently Limited（测试更简单直接） |
常见认证失败情形
- 48V AC Class 2 输出：Table 30.1 的 30-60V 范围标注了"DC only"——AC 输出超过 42.4V peak（≈30V RMS）就不行。48V AC Class 2 是不存在的。
- 铭牌标"100W"而不是"100VA"：验收机构（如 UL、Intertek）会要求铭牌使用正确的单位。如果标了"100W"而实际限制的是 VA，测试可能用纯电阻负载（PF=1）通过，但认证机构会要求改为"100VA"。
- Inherently Limited 但在 5 秒内电流超标：如果用了 PTC 做限流，5 秒测量窗口内 PTC 尚未动作，电流可能超标。
- 多输出端口串联后电压超标：互相独立的 Class 2 输出串联后总电压可能超过 42.4V peak，需要标记禁止互连（52.10）。
10. 小结
| 问题 | 答案 |
|---|---|
| 功率上限是多少？ | 100 VA（伏安） |
| 为什么不是 W？ | VA 约束的是电流发热（I²R），不依赖功率因数，更安全 |
| 电压上限呢？ | 42.4V peak AC / 60V DC / 24.8V peak（中断 DC） |
| 5V 输出最大电流？ | 铭牌 5A，Imax 8A，VA≤25 |
| 12V 输出最大电流？ | 铭牌 5A，Imax 8A，VA≤60 |
| 24V 输出最大电流？ | 铭牌 100/24≈4.17A，Imax 8A，VA≤100 |
| 48V DC 输出最大电流？ | 铭牌 100/48≈2.08A，Imax 150/48≈3.125A，VA≤100 |
| Inherently vs Not？ | 前者靠构造限流（简易），后者靠保护器件断电（灵活但测试多） |
记住：Class 2 电源的安全哲学是"无论正常还是单一故障条件下，输出都不会超过 100 VA"。这个 100 VA 是安全性的本质边界，而不是性能指标。
关键事实
- UL 1310 Section 28 规定 Class 2 输出电路的最大电压限值——交流输出 ≤30Vrms/42.4Vpk、直流输出 ≤30Vdc（固有受限）或 ≤60Vdc（非固有受限通过保护装置实现）
- UL 1310 Section 30.2 定义"固有受限"Class 2 电路——电路的输出电压和电流受电源固有阻抗（如变压器漏感、绕组阻抗）限制，在任何负载条件下都不会超过 Class 2 限值，无需额外保护装置
- UL 1310 Section 30.3 定义"非固有受限"Class 2 电路——电路依赖过流保护装置（如保险丝、PTC）限制输出能量，一旦保护失效（如保险丝被短接），电路可能超出 Class 2 限值
- UL 1310 Section 30 规定无论固有受限还是非固有受限，在正常和单一故障条件下输出功率均 ≤100VA——100VA 是视在功率上限，实测有功功率通常只有 60-80W（取决于功率因数）
- UL 1310 Section 30 要求非固有受限电路的保护装置必须不可旁路、不可自动复位（除 PTC 外）且至少具有 10000 次动作寿命（自复位型）或 100 次（人工复位型）
常见问题
Q: UL 1310 Class 2 的 100VA 限制到底是 100W 还是 100VA？ A: 是 100VA（视在功率），不是 100W（有功功率）。Class 2 限制关注的是电路的"能量供给能力"而非"实际消耗的功率"——视在功率 VA 才能完整描述变压器或电源的输出能力。举个实际例子：一个 24Vac/4.16A 的 Class 2 变压器在纯阻性负载下的输出功率接近 100W，但在 LED 负载（功率因数 0.6-0.85）下实际输出仅 60-80W。认证实验室测量的是输出 VA，不是 W。
Q: UL 1310 固有受限（Inherently Limited）怎么验证？ A: 验证分两步——1) 短路测试：在最大输入电压下将输出端直接短路，测量短路电流和输入功率，短路电流+开路电压的乘积必须 ≤100VA。2) 源阻抗分析：通过变压器的短路阻抗和开路电压曲线，证明在任何负载条件下 VA 值不会超过 100VA。固有受限电路的关键优势是无需保护装置，因此不存在保护装置失效风险。
Q: UL 1310 非固有受限电路的保护装置需要什么认证？ A: 保险丝需 UL 248 认证、PTC 需 UL 1434 认证——两个标准分别验证了断开特性。保护装置的额定值必须在输出铭牌上标出，且为不可用户更换型（用户不能自行打开外壳更换）。PTC 的自复位特性带来额外测试——在 100 次故障-恢复循环中保护特性不得退化。
Q: UL 1310 Class 2 和 LPS（Limited Power Source，IEC 62368-1）是一回事吗？ A: 不完全是。Class 2 限制 100VA 且电压必须满足 Section 28 要求；LPS 限制 ≤100W（有功功率）且无电压上限但有电路拓扑限制。两者都源自"能量受限电路"的安全理念，但技术参数和认证路径不同——Class 2 是美国的 UL 体系术语，LPS 是国际 IEC 体系术语。同时满足两者对产品进入全球市场最有利。
参考文献
- UL 1310 7th Ed. (rev. June 9, 2022), Section 28 — Output Voltages
- UL 1310 7th Ed. (rev. June 9, 2022), Section 30 — Output Current and VA
- UL 1310 7th Ed. (rev. June 9, 2022), Section 30.2 — Inherently Limited
- UL 1310 7th Ed. (rev. June 9, 2022), Section 30.3 — Not Inherently Limited
- UL 248 — Low-Voltage Fuses