Lösung des weltweiten Dilemmas der Kontaktanordnungen bei Wandadaptern durch austauschbare AC-Kontaktmodule

Viele technische Normen sind inzwischen weltweit über große Regionen hinweg vereinheitlicht oder harmonisiert. Die IEC- und die zugehörigen UL-Normen beispielsweise definieren Sicherheitsanforderungen für Verbraucherprodukte. Ähnliche einheitliche Normen gibt es für Medizinprodukte. Selbst einfache AC/DC-Netzteile, die zahlreiche Sicherheits- und Leistungsnormen erfüllen müssen, sind so weit vereinheitlicht, dass ein einziges Netzteilmodell weltweit verkauft werden kann.

Es gibt jedoch einen Bereich, in dem ein so hoher Grad an Gemeinsamkeit nicht besteht und auch nicht bestehen wird: der physische Netzstecker und die Steckdose, die kleine Verbraucherprodukte und medizinische Geräte mit dem an der Wand montierten AC/DC-Adapter/Netzteil verbinden. Aus historischen Gründen haben viele Länder (und manchmal sogar Regionen innerhalb eines Landes) ihre eigene bevorzugte Steckkontaktanordnung.

Daher müssen die Anbieter von kleinen Netzteilen mit geringer Leistung (<10 Watt) für die Wandmontage Netzteile vorrätig haben und liefern, die ansonsten bis auf die Kontakte identisch sind. Dadurch wird die Lieferkette komplizierter, die Kosten steigen und das Risiko der Nichtverfügbarkeit nimmt zu. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Tischnetzteilen mit austauschbaren Netzkabeln anstelle von wandmontierten Netzteilen, was jedoch mit höheren Kosten und Unannehmlichkeiten verbunden ist.

Dieser Artikel befasst sich mit einer innovativen Lösung für dieses scheinbar kleine, aber frustrierende Problem. GlobTek, Inc. bietet AC/DC-Netzteile für die Wandmontage mit vom Benutzer austauschbaren Kontakten sowie Tischgeräte, die nachgerüstet werden können, so dass der Netzstecker vom OEM oder Endbenutzer an die lokalen Konfigurationsanforderungen angepasst werden kann. Dieses innovative Design ist für Geräte verfügbar, bei denen ein diskretes Netzkabel - permanent oder abnehmbar - keine wünschenswerte oder praktische Option ist.

Die Welt ist vereint - oder auch nicht

Trotz einer weitgehend harmonisierten globalen Technologie und Wirtschaft gibt es Dutzende von Standardkontaktanordnungen (informell oft als Stecker und ihre Steckdosen bezeichnet), die weltweit für die grundlegende Wechselstromleitung verwendet werden (Abbildung 1). Einige sind weithin genormt, wie z. B. die Stecker mit zwei oder drei Kontakten in Nordamerika, während andere eine sehr begrenzte Reichweite haben.

Abbildung 1: Abgebildet sind einige der vielen weltweit gebräuchlichen Steckanordnungen. (Bildquelle: Gear Patrol)

Die Gründe für diese Vielfalt an Kontaktkonfigurationen sind unterschiedlich. In einigen Fällen war es das Ergebnis des Versuchs eines lokalen Stromversorgers oder Geräteherstellers, eine gewisse Kontrolle über die Anschlüsse zu haben, sei es aus Gründen der Konsistenz oder der Marktabschottung. Außerdem waren viele frühe Stromversorgungssysteme (Quellen und zugehöriges Netz) stark lokalisiert und versorgten nur eine kleine Region, so dass kein Bedarf an Gemeinsamkeiten bestand.

Es kommt nicht nur auf die Anordnung der Kontakte an, sondern auch auf die Abmessungen. In einigen Fällen ist der Unterschied zwischen den Kontaktkonfigurationen recht gering und für das bloße Auge fast unsichtbar. Der nordamerikanische NEMA-5-15-Stecker und der japanische JIS-C-8303-Stecker sehen zum Beispiel gleich aus, aber es gibt einige entscheidende Unterschiede. Während die Breite der Kontakte ähnlich ist, sind die Klingenlängen unterschiedlich (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die dreipoligen Standardstecker der nordamerikanischen Norm NEMA 5-15 und der japanischen Norm JIS C 8303 sind sich sehr ähnlich, weisen jedoch leichte Unterschiede in den Abmessungen auf. (Bildquelle: Interpower Corp.)

Diese Vielfalt stellt eine ernsthafte Herausforderung für die Hersteller von wechselstrombetriebenen Systemen und deren Stromanschlüssen und Adaptern dar. Bei Systemen besteht die übliche Lösung darin, die Geräte mit abnehmbaren Wechselstromkabeln zu liefern, die mit einer standardisierten internationalen C14-Buchse gemäß IEC 60320 (Abbildung 3) - formal als Netzeingangsmodul (PEM) bezeichnet - am Gehäuse oder Chassis verbunden werden können, und dann das entsprechende Kabel mit dem Gerät zu liefern (oder der Endbenutzer kann es vor Ort kaufen).

Abbildung 3: Die C14-Buchse nach IEC 60320 wird häufig bei Chassis verwendet und mit einem Kabel verbunden, das an einem Ende einen geeigneten Netzstecker und am Ende des Chassis eine passende Steckbuchse hat. (Bildquelle: Interpower Corp.)

Für Geräte wie Laptops und PCs kann auch ein Kabel mit einem C5-Stecker nach IEC 60320 und einer passenden C6-Buchse nach IEC 60320 am Netzadapter verwendet werden (Abbildung 4). (Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Stecker aufgrund seiner Form auch international oft als „Mickey Mouse“-Stecker bezeichnet wird - ohne dass dies respektlos gemeint ist!)

Abbildung 4: Ein weiterer gängiger Stecker für internationale, abnehmbare Wechselstromkabel, wie z. B. bei Netzadaptern, ist der C5-Stecker (links) nach IEC 60320 und die dazugehörige C6-Buchse (Mitte) nach IEC 60320; aufgrund seiner Querschnittsform wird der Stecker oft als „Mickey Mouse“-Stecker bezeichnet (rechts). (Bildquellen: Links und Mitte, Digital Plug and Socket Museum; Mitte, Wikipedia)

Alternativ könnten die Endnutzer auch einen abnehmbaren Adapter aus den allgegenwärtigen „International Traveler“-Kits verwenden. Diese sind jedoch in der Regel von minderer Qualität, unhandlich, sperrig und für den ernsthaften Gebrauch insgesamt hinderlich (Abbildung 5).

Abbildung 5: Diese universellen Adapterkits können auf Reisen nützlich sein, sind aber in der Regel für die meisten Situationen, in denen Kontaktadapter benötigt werden, ungeeignet. (Bildquelle: CNN)

Keine dieser Lösungen ist jedoch eine praktikable oder attraktive Option für kleine, stromsparende Netzteile, die direkt in die Steckdose gesteckt werden (oft als Wandadapter bezeichnet). Hier ist also eine gewisse Innovation erforderlich.

Ein besserer Ansatz: austauschbare Kontakte

Anstatt zu versuchen, verschiedene wandmontierte AC/DC-Adapter für jede Kontaktkonfiguration zu liefern oder auf teurere, nicht wandmontierte Adapter mit vom Benutzer austauschbaren Netzkabeln zurückzugreifen, besteht ein fantasievollerer Ansatz darin, den Adapter beizubehalten, aber stattdessen leicht austauschbare Kontakte anzubieten (Abbildung 6).

Abbildung 6: Durch die vom Benutzer austauschbaren Kontaktmodule kann ein einzelnes Wandnetzgerät leicht für den Betrieb an vielen weltweiten Steckdosen konfiguriert werden. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Dies ermöglicht es den Anbietern, viel weniger verschiedene Artikel zu führen, da sie nur die entsprechenden Kontaktmodule - ein kleineres, leichteres, passives Anbaugerät - für eine bestimmte Region liefern müssen. Die Verwendung von abnehmbaren Kontakten beeinträchtigt weder die mechanische noch die elektrische Integrität. Alle Geräte mit abnehmbaren Kontakten erfüllen alle weltweit und regional geltenden Normen für Leistung, Sicherheit, Effizienz und Fähigkeiten.

Darüber hinaus sind Geräte erhältlich, die den Normen der Klasse I oder II entsprechen. Bei Stromversorgungen der Klasse I ist der Benutzer durch mindestens eine Basisisolierung und ein geerdetes, leitfähiges Gehäuse vor gefährlichen Eingangsspannungen geschützt. Alle Netzteile der Klasse I müssen über eine Sicherheitserdung verfügen, die mit einem elektrisch leitenden Chassis im Netzteil verbunden ist.

Im Gegensatz dazu schützen Netzteile der Klasse II den Benutzer vor gefährlichen Eingangsspannungen durch mindestens eine Lage Basisisolierung und eine Lage zusätzlicher Isolierung oder eine Lage verstärkter Isolierung. Aufgrund dieser doppelten oder verstärkten Isolierung müssen IEC-Netzteile der Klasse II nicht über einen Schutzleiteranschluss - den dritten Kontakt des Steckers - verfügen.

Ein Beispiel ist der WR9QD666KRPNG2309(R) , ein AC/DC-Wandadapter für 9 Volt bei 6 Watt und ausgelegt für die Verwendung von Kontaktmodulen; ein einzelnes Modul ist im Lieferumfang enthalten. Diese Einheit der Klasse I misst etwa 65 × 42 × 31 Millimeter (mm) und ist mit einem 3,5 × 1,3 × 12,0 mm großen Hohlstecker am Ende des 183 Zentimeter (cm) langen Standard-Gleichstromausgangskabels ausgestattet (andere Stecker/Längen sind als Sonderzubehör erhältlich) (Abbildung 7).

Abbildung 7: Der WR9QD666KRPNG2309(R) ist ein Wandadapter der Klasse I, der 9 Volt bei bis zu 6 Watt in einem kleinen, effizienten Gehäuse liefert. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Für Anwendungen der Klasse II liefert der externe AC/DC-Wandadapter WR9QE500CCPNAIMR6B 12 Volt bei bis zu 6 Watt/0,5 Ampere (A) (Abbildung 8). Als Gerät der Klasse II benötigt es nur zwei Kontakte am AC-Anschluss. Das Standard-Gleichstromausgangskabel ist ein 1200 mm langes Kabel mit einem 5,5 × 2,1 × 11 mm großen Hohlstecker (Abbildung 8).

Abbildung 8: Der externe AC/DC-Wandadapter WR9QE500CCPNAIMR6B entspricht der Klasse II und benötigt daher keinen dritten Erdungskontakt. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Der Adapter WR9QA1200USBNMEDRVB liefert 5 Volt bei bis zu 6 Watt für USB- und Niederleistungsanwendungen der Klasse II. Im Gegensatz zu den Wandadaptern mit Gleichstromausgangskabel und -stecker verfügt dieses Modell über eine USB-Buchse vom Typ „A“ (Abbildung 9).

Abbildung 9: Der 5V/6W-Adapter WR9QA1200USBNMEDRVB verfügt über einen USB-Anschluss vom Typ A und nicht über ein Gleichstrom-Ausgangskabel und einen Stecker. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Auswechselbare Kontakte machen den Unterschied

GlobTek bietet eine große Auswahl an abnehmbaren/auswechselbaren Kontakten, um die Komplexität der Unterstützung weltweiter AC-Kontaktkonfigurationen zu bewältigen (Abbildung 10).

Abbildung 10: Ein Blick auf einige der von GlobTek angebotenen Kontaktmodule zeigt, wie schwierig es ist, eine „universelle“ Versorgung zu gewährleisten, um weltweite Kompatibilität zu erreichen. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Ein genauer Blick auf zwei weit verbreitete Kontakte zeigt die Einfachheit der abnehmbaren Kontaktmodule. Die Module R-NA-3 Wechselkontakt T3-NA und R-NA-2(R) Wechselkontakt T2-NA sind für den Einsatz in Nordamerika für Anwendungen der Klasse I bzw. der Klasse II vorgesehen (Abbildung 11).

Abbildung 11: Kontaktmodule für Nordamerika umfassen Versionen der Klasse I (links) und der Klasse II (rechts). (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Die Installation oder der Austausch eines Kontaktmoduls ist recht einfach, und es wird kein Werkzeug benötigt. Wenn bereits ein Kontaktmodul vorhanden ist, wird die federbelastete Verriegelung mit dem Daumen oder Finger nach unten gedrückt und gehalten. Während der Benutzer die Verriegelung gedrückt hält, zieht er an dem AC-Kontaktmodul, um es zu entfernen. Das gewünschte AC-Kontaktmodul wird dann einfach eingeschoben, bis es einrastet.

Fazit

Es kann für Anbieter oder Endbenutzer frustrierend und schwierig sein, die vielen weltweit verwendeten AC-Kontaktkonfigurationen zu unterstützen. Dies gilt insbesondere für kleine AC/DC-Wandadapter, die kein abnehmbares Netzkabel haben. Die Bereitstellung verschiedener Kontaktkonfigurationen für die Kompatibilität mit verschiedenen Standorten ist ein ständiges, kompliziertes und kostspieliges Unterfangen. Um dieses Dilemma zu überwinden, bietet GlobTek eine breite Palette von Wandadaptern mit vom Benutzer austauschbaren Kontaktmodulen an. Die Einheiten erfüllen alle geltenden und relevanten Sicherheits-, Leistungs- und Umweltvorschriften.