Come risolvere il dilemma dell'alimentazione a parete in tutto il mondo utilizzando "lamelle" c.a. intercambiabili

Molti standard tecnici sono stati unificati o armonizzati a livello globale in molte regioni del mondo. Ad esempio, gli standard IEC e UL associati definiscono i requisiti di sicurezza per i prodotti consumer. Per i dispositivi medici esistono standard simili e coerenti. Anche gli alimentatori c.a./c.c. di base, che devono soddisfare numerosi standard di sicurezza e di prestazioni, sono sufficientemente unificati per consentire la vendita di un unico modello di alimentatore in tutto il mondo.

Tuttavia, in un'area non esiste, né esisterà mai, un così alto grado di comunanza: la spina e la presa di alimentazione fisica della linea c.a. che collegano i piccoli prodotti consumer e le unità medicali all'adattatore/alimentatore c.a./c.c. a parete. Per ragioni storiche, molti paesi (e talvolta anche regioni all'interno di un paese) hanno una propria disposizione preferita delle "lamelle" delle spine.

Di conseguenza, i fornitori di alimentatori a parete di piccole dimensioni e a basso consumo (<10 W) devono tenere in magazzino alimentatori identici in tutto, tranne che per le lamelle. Ciò complica la supply chain, aumenta i costi e il rischio di non disponibilità. Un'altra opzione è quella di utilizzare le cosiddette unità da banco con cavi di alimentazione sostituibili al posto degli alimentatori a parete, ma questo aumenta i costi e non è molto pratico.

Questo articolo analizza una soluzione innovativa a questo problema apparentemente modesto ma frustrante. GlobTek, Inc. offre alimentatori c.a./c.c. a parete con lamelle intercambiabili e sostituibili dall'utente, nonché unità da banco riadattabili, che consentono all'OEM o all'utente finale di personalizzare la spina dell'alimentatore per soddisfare i requisiti di configurazione locali. Questo design innovativo è disponibile per gli alimentatori in cui un cavo discreto - permanente o rimovibile - non è desiderabile o pratico.

Viviamo in un mondo unificato - o forse no

Nonostante la tecnologia e l'economia globale siano ampiamente armonizzate, esistono decine di disposizioni standard delle lamelle (nel gergo chiamate spine e prese) in uso in tutto il mondo per la linea c.a. di base (Figura 1). Alcune sono ampiamente standardizzate, come le spine a due e tre lamelle in Nord America, mentre altre hanno una valenza molto limitata.

Figura 1: Alcune delle numerose soluzioni delle lamelle delle spine in uso in tutto il mondo. (Immagine per gentile concessione di Gear Patrol)

Le ragioni di questa diversità di configurazione delle lamelle sono varie. In alcuni casi, un fornitore locale di energia elettrica o di un produttore di elettrodomestici voleva esercitare un certo controllo sui collegamenti, sia per coerenza interna sia per accaparrarsi l'intero mercato. Inoltre, molti dei primi sistemi di alimentazione (sorgenti e rete associata) erano localizzati e servivano solo una piccola regione, per cui non avevano bisogno di una comunanza.

Non è solo la disposizione delle lamelle a contare, ma anche le dimensioni delle stesse. In alcuni casi, la differenza tra le configurazioni delle lamelle è minima e quasi invisibile a occhio nudo. Ad esempio, la spina NEMA 5-15 nordamericana e la spina JIS C 8303 giapponese hanno lo stesso aspetto, ma presentano alcune differenze fondamentali. Mentre le larghezze delle lamelle sono simili, le loro lunghezze sono diverse (Figura 2).

Figura 2: Le spine a tre lamelle standard nordamericane NEMA 5-15 e giapponesi JIS C 8303 sono molto simili, ma presentano leggere differenze dimensionali. (Immagine per gentile concessione di Interpower Corp.)

Questa varietà è una seria sfida per i produttori di sistemi alimentati in c.a. e per i loro collegamenti e adattatori di alimentazione. Per i sistemi, la soluzione comune è quella di spedire le unità con cavi di linea c.a. rimovibili da accoppiare con una presa standard internazionale IEC 60320 C14 (Figura 3) - formalmente chiamata modulo di ingresso alimentazione o PEM - sull'involucro o sul telaio, quindi spedire il cavo appropriato con l'unità (o l'utente finale può acquistarlo localmente).

Figura 3: La presa IEC 60320 C14 è ampiamente utilizzata sui telai ed è abbinata a un cavo con una spina di linea c.a. adeguata a un'estremità e un connettore corrispondente all'estremità da collegare al telaio. (Immagine per gentile concessione di Interpower Corp.)

Per dispositivi quali laptop e PC, è possibile utilizzare un cavo con una spina IEC 60320 C5 e una presa IEC 60320 C6 montata sul telaio dell'adattatore di alimentazione c.a. (Figura 4). (Questo connettore viene spesso chiamato "Topolino" a livello internazionale data la sua forma.)

Figura 4: Un altro connettore comune per i cavi c.a. internazionali rimovibili, come quelli degli adattatori di corrente c.a., è la spina IEC 60320 C5 (a sinistra) e la corrispondente presa IEC 60320 C6 (al centro); a causa della sua forma, questo connettore è spesso chiamato "Topolino" (a destra). (Immagini per gentile concessione di Digital Plug and Socket Museum, a sinistra e al centro; Wikipedia, al centro)

In alternativa, l'utente finale potrebbe utilizzare un adattatore rimovibile di quei kit da viaggio ormai diventati universali. Tuttavia, questi sono generalmente di qualità inferiore, scomodi, ingombranti e in generale fastidiosi per l'uso serio (Figura 5).

Figura 5: I kit di adattatori universali possono essere utili per i viaggi, ma in genere non sono adatti per la maggior parte delle situazioni in cui servono adattatori per spine e prese. (Immagine per gentile concessione di CNN)

Tuttavia, nessuna di queste soluzioni è un'opzione valida o interessante per i piccoli adattatori c.a. a basso consumo che si inseriscono direttamente nella presa di corrente (spesso chiamati adattatori a parete). Pertanto, è necessaria una certa innovazione.

Un approccio migliore: lamelle sostituibili

Anziché fornire adattatori c.a./c.c. a parete diversi per ogni configurazione di lamelle o ricorrere a più costosi adattatori non montati a parete con cavi c.a. sostituibili dall'utente, un approccio più fantasioso consiste nell'utilizzare lo stesso adattatore con lamelle facilmente sostituibili (Figura 6).

Figura 6: Grazie all'offerta di gruppi di lamelle sostituibili dall'utente, un'unica unità di alimentazione a parete può essere facilmente configurata per funzionare con molte prese c.a. in tutto il mondo. (Immagine per gentile concessione di GlobTek, Inc.)

Ciò consente ai fornitori di avere un numero molto inferiore di articoli distinti, in quanto devono fornire solo le lamelle appropriate - un attacco più piccolo, leggero e passivo - a una determinata regione. L'uso di lamelle rimovibili non compromette l'integrità meccanica o elettrica. Tutte le unità con lamelle rimovibili soddisfano tutti gli standard normativi mondiali e regionali in materia di prestazioni, sicurezza, efficienza e capacità.

Inoltre, sono disponibili unità conformi agli standard di Classe I o Classe II. Negli alimentatori di Classe I, l'utente è protetto dai livelli di tensione di ingresso pericolosi da almeno uno strato di isolamento di base e da un telaio conduttivo collegato a terra. Tutti gli alimentatori di Classe I devono avere la messa a terra di sicurezza collegata a un telaio elettroconduttivo nell'alimentatore.

Gli alimentatori di Classe II, invece, proteggono l'utente da livelli di tensione in ingresso pericolosi grazie ad almeno uno strato di isolamento di base, più uno strato di isolamento supplementare o uno strato di isolamento rinforzato. Grazie a questo isolamento doppio o rinforzato, agli alimentatori di Classe II IEC non è richiesto il collegamento del conduttore di terra di sicurezza - la terza lamella del connettore.

Un esempio è il modello WR9QD666KRPNG2309(R), un adattatore esterno per il montaggio a parete da 9 V e 6 W c.a./c.c. con ingresso multi-lamelle; una singola lamella è inclusa nell'unità. Questa unità di Classe I misura circa 65 × 42 × 31 mm ed è dotata di un connettore cilindrico femmina da 3,5 × 1,3 × 12,0 mm all'estremità del cavo di uscita c.c. standard da 183 cm (altri connettori/lunghezze disponibili per l'ordinazione) (Figura 7).

Figura 7: WR9QD666KRPNG2309(R) è un adattatore a parete di Classe I che eroga 9 V con una potenza massima di 6 W in un contenitore compatto ed efficiente. (Immagine per gentile concessione di GlobTek, Inc.)

Per le applicazioni di Classe II, l'adattatore c.a./c.c. esterno a parete WR9QE500CCPNAIMR6B fornisce 12 V con una potenza massima di 6 W/0,5 A (Figura 8). Come unità di Classe II, richiede solo due lamelle sul connettore c.a. Il cablaggio standard dell'uscita c.c. è costituito da un cavo di 1200 mm con un connettore cilindrico femmina da 5,5 × 2,1 × 11 mm (Figura 8).

Figura 8: L'adattatore c.a./c.c. a parete esterno WR9QE500CCPNAIMR6B è classificato in Classe II e quindi non necessita di una terza lamella a terra. (Immagine per gentile concessione di GlobTek, Inc.)

Per le applicazioni USB e di Classe II a basso consumo, l'adattatore WR9QA1200USBNMEDRVB eroga 5 V con una potenza massima di 6 W. A differenza degli adattatori a parete con cavo e connettore di uscita c.c., questo modello presenta una presa USB Type-A (Figura 9).

Figura 9: L'adattatore WR9QA1200USBNMEDRVB da 5 V/6 W ha un connettore USB Type-A anziché un cavo e un connettore di uscita c.c. (Immagine per gentile concessione di GlobTek, Inc.)

Le lamelle intercambiabili fanno la differenza

GlobTek offre un'ampia scelta di lamelle rimovibili/sostituibili per affrontare le complessità del supporto delle configurazioni di spine c.a. in tutto il mondo (Figura 10).

Figura 10: Un'occhiata ad alcune delle lamelle offerte da GlobTek mostra la difficoltà di fornire un alimentatore "universale" per la compatibilità a livello mondiale. (Immagine per gentile concessione di GlobTek, Inc.)

Uno sguardo ravvicinato di due lamelle molto diffuse mostra la semplicità del gruppo lamelle rimovibile. I gruppi R-NA-3 a lamella intercambiabile T3-NA e R-NA-2(R) a lamella intercambiabile T2-NA sono destinati all'uso in Nord America in applicazioni rispettivamente di Classe I e Classe II (Figura 11).

Figura 11: I gruppi lamelle per il Nord America comprendono versioni di Classe I (a sinistra) e Classe II (a destra). (Immagine per gentile concessione di GlobTek, Inc.)

L'installazione o la sostituzione di un gruppo lamelle è piuttosto semplice e non richiede l'uso di attrezzi. Per la rimozione, supponendo che ci sia già un gruppo lamelle in posizione, si usa il pollice o un dito per spingere e trattenere il meccanismo di bloccaggio a molla verso il basso. Quindi, tenendo premuto il perno di bloccaggio, si tira il gruppo lamelle c.a. per rimuoverlo. Il gruppo lamelle c.a. desiderato va semplicemente inserito facendolo scattare in posizione.

Conclusione

Per i fornitori o gli utenti finali può essere frustrante e impegnativo supportare le numerose configurazioni di lamelle per le spina c.a. in uso in tutto il mondo. Questo vale soprattutto per i piccoli adattatori c.a./c.c. a parete che non hanno un cavo di alimentazione rimovibile. Fornire una serie di lamelle diverse per la compatibilità con le varie località è un problema costante, complicato e costoso. Per superare questo dilemma, GlobTek offre un'ampia gamma di adattatori a parete a basso consumo con gruppi lamelle sostituibili dall'utente. Le unità soddisfano tutti i mandati normativi applicabili e rilevanti in materia di sicurezza, prestazioni e ambiente.