Semplificare la progettazione di dispositivi pronti per il mercato globale con alimentatori c.a./c.a. versatili

Le apparecchiature elettroniche sono spesso destinate all'uso in più paesi, creando problemi di configurazione globale per i progettisti di sistemi ICT, dispositivi medicali, apparecchiature industriali ed elettrodomestici. A causa dei contesti normativi estremamente variabili, ottenere la conformità globale è particolarmente complesso, costoso e dispendioso in termini di tempo. Le conseguenze sono spesso ritardi nei rilasci e compromissione della competitività.

Questo articolo illustra brevemente le sfide di conformità che i progettisti devono affrontare quando sviluppano prodotti globali. Presenta poi i robusti e versatili alimentatori da banco di GlobTek e mostra come i progettisti possono utilizzarli per soddisfare i requisiti di conformità internazionale e semplificare la progettazione, la certificazione e l'implementazione dei prodotti.

Le differenze nella rete elettrica nel mondo

In tutto il mondo, le reti di alimentazione c.a. utilizzano 15 tipi diversi di prese a muro, ciascuna progettata per soddisfare gli standard e le norme di sicurezza locali. La varietà riflette le differenze fondamentali di tensione e frequenza di alimentazione, che possono essere raggruppate in quattro schemi principali: da 220 V a 240 V a 50 Hz, da 220 V a 240 V a 60 Hz, da 100 V a 127 V a 60 Hz e da 100 V a 127 V a 50 Hz (Figura 1).

Figura 1: La tensione e la frequenza della rete elettrica variano a seconda del paese, con quattro schemi principali. (Immagine per gentile concessione di DigiKey)

La ragione di queste differenze è principalmente storica, il risultato di alleanze politiche e commerciali durante lo sviluppo delle reti, nonché di preoccupazioni relative alla sicurezza, all'efficienza della trasmissione su lunghe distanze e alle prestazioni degli impianti di illuminazione e dei motori. Tuttavia, spetta ai progettisti determinare il modo migliore per convertire l'elettricità di rete per alimentare i loro prodotti, affrontando al contempo le sfide legate alla conformità, che possono portare a implementazioni scaglionate e a costosi ritardi per i rilasci globali dei prodotti.

Come semplificare la progettazione dell'alimentazione dei prodotti con gli alimentatori esterni

In genere, le apparecchiature alimentate dalla rete elettrica sono dotate di un alimentatore interno che converte l'elettricità di rete direttamente dalla presa a muro tramite un cavo di alimentazione integrato o un cavo IEC separabile. Per i prodotti che operano in una singola regione, questo offre diversi vantaggi, come una conversione di potenza ottimizzata e un'elevata integrazione, che si traducono in progetti puliti caratterizzati da un ingombro minimo.

Il problema di questa integrazione è che vincola il prodotto a servire un numero limitato di regioni. Con gli alimentatori interni, i produttori hanno bisogno di SKU differenti per vendere lo stesso prodotto a livello globale, il che aumenta i costi e complica lo sviluppo e l'implementazione.

Di contro, gli alimentatori esterni disaccoppiano la progettazione dell'alimentazione interna di un prodotto dall'alimentazione di rete, semplificando i circuiti di alimentazione interni e consentendo la realizzazione di fattori di forma compatti. Come conseguenza, i produttori possono creare un singolo SKU di prodotto con un design unificato in grado di soddisfare i requisiti internazionali. Unificando la progettazione dell'alimentazione tra le diverse gamme di prodotti, un singolo alimentatore può essere utilizzato per più dispositivi, semplificando la logistica dello stoccaggio regionale. Per questi motivi, molti progettisti scelgono alimentatori esterni quando sviluppano prodotti per i mercati globali.

Alimentatori robusti e adattabili per la distribuzione globale dei prodotti

La serie di alimentatori GTM96600 di GlobTek offre una soluzione di alimentazione esterna versatile che supporta molti prodotti in casi d'uso e aree geografiche differenti. Questa serie di alimentatori c.a./c.c. da banco supporta un ampio intervallo di ingresso c.a. da 100 V a 240 V da 50 Hz a 60 Hz, con un'uscita c.c. fissa da 5 V a 54 V con incrementi di 0,1 V. Il design robusto e affidabile dell'adattatore di GlobTek offre i seguenti vantaggi in termini di prestazioni:

• Fino a 60 W di potenza di uscita per un'ampia gamma di applicazioni
• Alta efficienza media e bassissimo consumo a vuoto per ridurre l'utilizzo di energia in standby con conformità agli standard di efficienza energetica di Livello VI
• Funzionamento fino a +74 °C con riduzione della potenza in uscita e avviamenti a freddo fino a -40 °C per l'utilizzo in condizioni industriali difficili
• Opzioni di Classe I e Classe II che consentono una maggiore sicurezza in ambito medicale e consumer

Oltre a queste specifiche elettriche, la serie GTM96600 offre un design meccanico innovativo con lame intercambiabili che supportano prese a muro c.a. locali per le varie regioni. Due esempi di lame sono l'opzione R-NA-2(R) (Figura 2, a sinistra) per i dispositivi di Classe II nei mercati del Nord America e del Giappone e l'opzione R-EU-3(R) (Figura 2, a destra) per gli alimentatori di Classe I in Europa e Sud America.

Figura 2: Grazie alle lame intercambiabili di GlobTek, come R-NA-2(R) (a sinistra) e R-EU-3(R) (a destra), gli adattatori GTM96600 entrano direttamente nelle prese utilizzate in più regioni. (Immagine per gentile concessione di GlobTek, modificata dall'autore)

Sono disponibili altre opzioni di lama per supportare le prese a muro utilizzate in Australia, Cina, Regno Unito, Hong Kong e Singapore. Per altre regioni, o per cavi più lunghi dove le prese a muro sono più lontane dalle apparecchiature, GlobTek fornisce un'ampia gamma di cavi di alimentazione standard IEC 60320 rimovibili che si integrano perfettamente con i connettori integrati della serie GTM96600.

Le lame e i cavi di alimentazione intercambiabili di GlobTek vengono forniti separatamente, consentendo ai produttori di dispositivi di adattare gli ordini a ciascuna regione semplicemente spedendo il pacchetto di accessori per la lama o il cavo locale, semplificando la gestione delle scorte. Inoltre, la serie GTM96600 include un kit di spine cilindriche per una maggiore flessibilità di connessione all'uscita c.c.. Il kit standard comprende tre spine cilindriche maschio diritte con diametri interni ampiamente utilizzati di 1,3 mm, 2,1 mm e 2,5 mm. La polarità è determinata dall'orientamento della punta rispetto all'alimentazione principale. Connettori alternativi sono disponibili separatamente.

La serie GTM96600 offre certificazioni complete e conformità di sicurezza per accelerare il time-to-market, con approvazioni globali in Corea, Taiwan, India e altri paesi. Questi standard includono:

• IEC 60601-1 (medicale)
• IEC 62368-1 (ITC e audiovisivi)
• IEC 61558-1 e UL 1310 (alimentatori)
• IEC 60335 (elettrodomestici)

Esploriamo la serie GTM96600 di alimentatori da banco c.a./c.c.

La serie GTM96600 comprende numerose opzioni di uscita c.c., da quelle standard a quelle relativamente di nicchia. Un ottimo esempio di adattatore adatto a un uso diffuso è il modello RR9LE5000T00CIMR6B (Figura 3), che include un kit di connettori cilindrici.

Figura 3: L'alimentatore di Classe I RR9LE5000T00CIMR6B viene fornito con un kit di connettori cilindrici e fornisce una soluzione flessibile per 12 V a 60 W, adatta per i prodotti ICT globali. (Immagine per gentile concessione di GlobTek)

Questo alimentatore di Classe I offre tutti i vantaggi di sicurezza dei tre pin di rete, con un collegamento interno a terra per le apparecchiature fisse o con involucro in metallo. L'uscita da 12 V a 60 W supporta molte applicazioni, come router di rete, dischi rigidi esterni e mini PC, nonché impianti audio domestici e impianti di illuminazione a LED, che probabilmente richiedono la capacità di corrente massima di 5 A.

Come la maggior parte dei modelli della serie GTM96600, RR9LE5000T00CIMR6B misura appena 117,5 × 53,5 × 36,6 mm per ridurre al minimo l'ingombro. La lunghezza del cavo è di 1,20 m, valore rappresentativo della gamma ma variabile a seconda dell'unità.

Per un'uscita a 30 V un po' meno comune, il modello RR9KR2000T00CIMR6B (Figura 4) fornisce un adattatore di Classe II con un ingresso a due pin (senza messa a terra) per i dispositivi in cui il collegamento a terra dell'edificio potrebbe non essere affidabile. L'adattatore accetta un cavo IEC C8 o una lama intercambiabile.

Figura 4: Per i sistemi a 30 V in cui non è possibile garantire una messa a terra affidabile, RR9KR2000T00CIMR6B semplifica l'erogazione sicura dell'alimentazione. (Immagine per gentile concessione di GlobTek)

Mantenendo la piena potenza di uscita di 60 W, il modello RR9KR2000T00CIMR6B viene utilizzato per prodotti meno comuni, come gli strumenti odontoiatrici motorizzati e i sistemi di controllo industriali specializzati, dove sono sufficienti 2 A. Inoltre, rappresenta una soluzione per le applicazioni di ricarica delle batterie agli ioni di litio più grandi, come gli utensili elettrici.

Infine, il modello RR9LB6667T00CIMR6B (Figura 5) è un esempio di alimentatore con un'uscita specializzata a 5,95 V. Questo adattatore di Classe I da 40 W si abbina bene ai sistemi di ricarica proprietari configurati leggermente al di sopra della tipica uscita a 5 V. Inoltre, la capacità di corrente relativamente elevata supporta le apparecchiature medicali portatili, come i sistemi di monitoraggio sanitario domiciliari e gli ecografi, che richiedono un funzionamento a bassa tensione per motivi di sicurezza.

Figura 5: RR9LB6667T00CIMR6B offre una soluzione per l'erogazione di alimentazione non standard a bassa tensione, dove il pin di messa a terra è essenziale per la sicurezza del dispositivo. (Immagine per gentile concessione di GlobTek)

Conclusione

Per i progettisti di prodotti destinati ai mercati globali, i numerosi standard di tensione di rete possono complicare notevolmente la progettazione, la certificazione e l'implementazione dei prodotti. La versatile serie GTM96600 di GlobTek risolve questi problemi spezzando il legame tra l'alimentazione interna di un prodotto e la geografia, fornendo una robusta alimentazione certificata per le applicazioni globali in cui è essenziale un'alimentazione sicura e affidabile.