reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Schurter Technologie | 01 wrze艣nia 2017

Przewodnik: prosty wybór systemu zasilania

W por贸wnaniu z komponentami zasilania zamontowanymi na sta艂e, wymienne systemy zasilania daj膮 wi臋ksz膮 mo偶liwo艣膰 sprostania r贸偶nym wymaganiom, minimalizuj膮c przy tym koszty i wydatki na ka偶dym etapie 偶ycia produktu.

Rysunek 1: Przyk艂ad aplikacji wraz z podstawowymi poj臋ciami

Od艂膮czalne z艂膮cza zasilania wykorzystywane s膮 cz臋sto w wyposa偶eniu biurowym, urz膮dzeniach pomiarowych, 艣rodowiskach IT czy sprz臋cie medycznym, a tak偶e w wielu innych rodzajach urz膮dze艅 na ca艂ym 艣wiecie. Ka偶dy system zasilania musi by膰 wi臋c dostosowany do specyficznych warunk贸w przyj臋tych w danym kraju (np. r贸偶nych gniazd zasilania wykorzystywanych na rynku ameryka艅skim, niemieckim, brytyjskim itp.). To z kolei nak艂ada r贸偶nice w wymaganiach stawianych przed urz膮dzeniami pocz膮wszy od rozpocz臋cia cyklu u偶ytkowego, poprzez ich monta偶 i testowanie, a偶 po logistyk臋 i konserwacj臋. W por贸wnaniu z komponentami zasilania zamontowanymi na sta艂e, wymienne systemy zasilania daj膮 wi臋ksz膮 mo偶liwo艣膰 sprostania r贸偶nym wymaganiom, minimalizuj膮c przy tym koszty i wydatki na ka偶dym etapie 偶ycia produktu. Trendy wiod膮ce do harmonizacji system贸w zasilania pokazuj膮 dlaczego zapotrzebowanie na z艂膮cza zasilaj膮ce stale ro艣nie.

Poni偶ej wyja艣nione zosta艂y poszczeg贸lne terminy u偶yte w rysunku 1.

Przy艂膮cze zasilaj膮ce to element urz膮dzenia s艂u偶膮cy do przy艂膮czenia elastycznego przewodu zasilaj膮cego do samego urz膮dzenia, b膮d藕 instalacji innego typu. Sk艂ada si臋 ono z gniazda oraz wtyku. Przew贸d mi臋dzysystemowy to jednostka strukturalna sk艂adaj膮ca si臋 z elastycznego kabla wyposa偶onego we wtyczk臋 oraz z艂膮cze wykorzystywane do przy艂膮czania, b膮d藕 od艂膮czania danego urz膮dzenia od instalacji, b膮d藕 innych urz膮dze艅.


Rysunek 2: Powy偶sze ilustracje przedstawiaj膮 podstawowe r贸偶nice pomi臋dzy r贸偶nymi rodzajami wtyczek i gniazd zgodnie ze standardami gniazd zasilania (IEC 60320-1) oraz mi臋dzysystemowych (IEC 60320-2-2) wykorzystuj膮cych komponenty przeznaczone do pracy z pr膮dem o nat臋偶eniu do 10 A w klasie I.

PEM (Power Entry Module 鈥 wej艣ciowy modu艂 zasilaj膮cy) to skr贸t oznaczaj膮cy komponent, kt贸ry 艂膮czy w sobie z艂膮cze zasilaj膮ce z innymi komponentami, takimi jak:
- prze艂膮cznik wyposa偶ony w zintegrowany, b膮d藕 ci臋gowy system prze艂膮czania
- wy艂膮cznik obwodu 鈥 stosowany w urz膮dzeniach wymagaj膮cych zabezpieczenia przeci膮偶eniowego, b膮d藕 nadpr膮dowego oraz zdalnego wyzwalania,
- gniazdo bezpiecznika,
- prze艂膮cznik napi臋cia,
- filtr EMC dla zastosowa艅 standardowych lub medycznych (Schurter wyr贸偶nia modu艂y wej艣cia mocy bez i z filtrem).

Zalety systemu PEM wzgl臋dem indywidualnych komponent贸w:
- kompaktowe rozmiary,
- pojedynczy produkt ze wst臋pnie po艂膮czonymi komponentami,
- jednoczesny monta偶 kilku komponent贸w ,
- alternatywne modele urz膮dze艅 o podobnych wymiarach,
- zabezpieczone, wst臋pnie odrutowane i przetestowane komponenty zasilaj膮ce.

Jednostka dystrybuuj膮ca to obudowa wyposa偶ona w kilka gniazd zasilaj膮cych tworz膮ca komponent przeznaczony do dystrybucji zasilania. Typowym zastosowaniem s膮 mobilne stacje pomiarowe, w kt贸rych kilka urz膮dze艅 jest zasilanych z pojedynczej jednostki zasilaj膮cej. Zacisk mocuj膮cy przew贸d to urz膮dzenie zabezpieczaj膮ce z艂膮cze zasilaj膮ce przed wyrwaniem, b膮d藕 wytrz膮艣ni臋ciem przewodu. Typowym zastosowaniem s膮 miejsca, w kt贸rych obowi膮zuj膮 艣cis艂e wymagania dot. Bezpiecze艅stwa, takie jak technologie medyczne, estradowe i o艣wietleniowe, a tak偶e IT.

Zalety przy艂膮czy podczas ca艂ego okresu u偶ywania urz膮dzenia

Urz膮dzenie staje si臋 uniwersalnie kompatybilne z lokalnymi wymaganiami dotycz膮cymi zasilania, je艣li wykorzystamy w nim przy艂膮cza zasilaj膮ce. Przew贸d zasilaj膮cy zgodny z obowi膮zuj膮cym standardem jest po prostu indywidualnie do艂膮czany do opakowania, co minimalizuje konieczno艣膰 projektowania licznych wersji tego samego modelu urz膮dzenia. Monta偶 oraz lutowanie przewodu zasilaj膮cego na sta艂e wymaga du偶ych nak艂ad贸w pracy, dodatkowo proces ten jest podatny na liczne b艂臋dy. Natomiast gdy stosujemy przy艂膮cza zasilaj膮ce, jedyne co trzeba zamontowa膰 w urz膮dzeniu to gniazdo zasilania. W wielu przypadkach nie trzeba nawet stosowa膰 wewn臋trznego okablowania, gdy偶 p艂ytki PCB wykorzystywane w urz膮dzeniu cz臋sto wyposa偶one s膮 w odpowiednie gniazdo. 呕adne przewody nie zwisaj膮 wi臋c z obudowy urz膮dzenia, wi臋c jego monta偶 i dalsza obs艂uga staj膮 si臋 艂atwiejsze. Od艂膮czane rozwi膮zania zasilaj膮ce eliminuj膮 potencjalne b艂臋dy zwi臋kszaj膮c jednocze艣nie bezpiecze艅stwo procesu, co bezpo艣rednio przek艂ada si臋 na jako艣膰 produktu ko艅cowego.

Dalsze oszcz臋dno艣ci mog膮 zosta膰 poczynione w fazie test贸w poprzez unikni臋cie procesu weryfikacji pod k膮tem wymaga艅 poszczeg贸lnych kraj贸w. Przy艂膮cza mog膮 by膰 testowane w portach typu slot-in, kt贸re weryfikuj膮 ich funkcjonalno艣膰 oraz bezpiecze艅stwo za jednym zamachem, przy u偶yciu predefiniowanych procedur testowych.

Koszty dostawy, produkcji i magazynowania cz臋艣ci r贸wnie偶 ulegaj膮 redukcji ze wzgl臋du na mniejsz膮 liczb臋 urz膮dze艅 przechowywanych w magazynie producenta. W momencie wysy艂ki do艂膮czane s膮 jedynie wymagane w danym kraju przy艂膮cza zasilania oraz instrukcje.

Kolejnym skutkiem konsekwentnego i trwa艂ego wdra偶ania zoptymalizowanej formy produkcji jest fakt, i偶 w wielu przypadkach ustawienia software'owe dostosowane do danego pa艅stwa r贸wnie偶 wybierane s膮 przez u偶ytkownika ko艅cowego, zamiast w fabryce.

Po uruchomieniu urz膮dzenia mog膮 by膰 z 艂atwo艣ci膮 przetransferowane i wykorzystywane w innym pa艅stwie, wymagaj膮c jedynie podmiany przewodu zasilaj膮cego wyposa偶onego w z艂膮cze IEC 60320 oraz odpowiedni膮 wtyczk臋 dla danego regionu. U艂atwia to r贸wnie偶 wymian臋 przewodu w przypadku jego uszkodzenia. Redukowane s膮 wi臋c koszty eksploatacji oraz napraw, a tak偶e zagro偶enia dla bezpiecze艅stwa u偶ytkownika.


Rysunek 3: Podsumowanie zalet system贸w zasilania wyposa偶onych w z艂膮cza IEC.

Przegl膮d standardu

Bezpiecze艅stwo przy艂膮cza zasilania ma zasadnicze znaczenie z punktu widzenia u偶ytkownika. IEC 60320 wraz z podnormami tworz膮 wi膮偶膮c膮 umow臋, poprzez okre艣lanie wymaga艅 mechanicznych, elektrycznych i termalnych oraz z zakresu bezpiecze艅stwa od艂膮czanego z systemu zasilania. Ustalaj膮 one podstaw臋 do 艂膮czenia komponent贸w r贸偶nego pochodzenia, eliminuj膮c w ten spos贸b zagro偶enie p艂yn膮ce z umieszczania dodatkowych element贸w. Ich podstawowy zakres ogranicza si臋 do z艂膮czy urz膮dze艅 pracuj膮cych pod napi臋ciem 250 VAC, oraz nat臋偶eniem do 16A (oraz odpowiednio 20A 125/250 VAC UL). Rysunek 4 przedstawia przegl膮d standaryzowanych z艂膮czy urz膮dze艅 w po艂膮czeniu z odpowiednimi nazwami opisanymi w IEC 60320.

Standard IEC 60320-1 okre艣la wymagania stawiane dla z艂膮czy urz膮dze艅, natomiast IEC 60320-2-2 opisuje 艂膮czniki wzajemne, wraz z konektorami i wtyczkami. Przewody zasilania s膮 po艂膮czone z 艂膮cznikami (linie kropkowane). Dodatkowo istniej膮 r贸wnie偶 podstandardy IEC 60320, kt贸re skupiaj膮 si臋 na konkretnych tematach, takich jak stopie艅 ochrony IP oraz specyficzne wymagania urz膮dze艅.

Bezpiecze艅stwo zapisane w kodzie

Normy umo偶liwiaj膮 ustalenie podstawowych kryteri贸w wyznaczania stopnia ochrony, pr膮du znamionowego oraz temperatury pin贸w, a tak偶e definiowania kszta艂tu wtyczek. Zastosowanie r贸偶nych kszta艂t贸w wtyczek ma na celu wyeliminowanie niebezpiecze艅stwa zwi膮zanego z pod艂膮czeniem przy艂膮cza o ni偶szej warto艣ci ochronnej, ni偶 gniazdo. Nie jest mo偶liwe wi臋c pod艂膮czenie np. konektora o stopniu ochrony II klasy do gniazda urz膮dzenia o stopniu ochrony klasy I, podczas gdy odwrotnie jest jak najbardziej mo偶liwe.


Tabela 1: G艂贸wne kryteria stosowane w normach wraz z konkretnymi warto艣ciami w艂a艣ciwymi dla danej normy.

Pr膮d nominalny: Norma zamiast zwrotu 'pr膮d nominalny' u偶ywa 'pr膮du znamionowego'. Okre艣la on nat臋偶enie, dla kt贸rego zaprojektowane zosta艂o z艂膮cze urz膮dzenia.Temperatura pina (TP) mierzona jest w miejscu, w kt贸rym pin wystaje z powierzchni sprz臋gaj膮cej (rys. 5). Maksymalne temperatury pinu, zgodnie z norm膮, wynosz膮 odpowiednio 70掳C, 120掳C oraz 155掳C. Zgodnie z norm膮, temperatura otoczenia urz膮dzenia w czasie pracy (TA1) powinna wynosi膰 25掳C, maksymalnie si臋gaj膮c 35掳C. Innymi s艂owy temperatura pinu determinowana jest poprzez spos贸b zaprojektowania danego urz膮dzenia (np. warto艣膰 temperatury wewn臋trznej TA2), a nie poprzez temperatur臋 otoczenia. Typowe aplikacje, w kt贸rych zak艂adana temperatura pinu osi膮ga wy偶sze warto艣ci, to urz膮dzenia wyposa偶one w grza艂ki, np. piekarniki czy grille elektryczne.


Rysunek 4: Przekr贸j boczny przy艂膮cza urz膮dzenia z zaznaczonymi odpowiednimi temperaturami.

Stopnie ochrony okre艣lane s膮 przez norm臋 IEC 61140. IEC 60320 okre艣la stopnie ochrony klasy 1 i 2 dla przy艂膮czy urz膮dze艅 wykorzystuj膮cych np. zabezpieczenie ochronne, b膮d藕 specjaln膮 izolacj臋. Dodatkowo normy definiuj膮 r贸wnie偶 inne kryteria, takie jak si艂y wyjmowania wtyczek, procedury testowe, minimaln膮 liczb臋 cykli pod艂膮czania oraz liczb臋 zagi臋膰 na przewodach elastycznych. W IEC 60320-1 dla r贸偶nych wtyczek u偶yto nazw kodowych stanowi膮cych kombinacj臋 liter i liczb (np. 鈥濩14"), podczas gdy w IEC 60320-2-2 u偶yto jedynie liter (np. 鈥濬").

Tabele 2, 3 i 4 opisuj膮 poszczeg贸lne kszta艂ty wtyczek, w tym m.in. odpowiedni pr膮d znamionowy, temperatur臋 pinu oraz parametry stopnia ochrony. Informuj膮 r贸wnie偶, jakie kombinacje przewiduje norma. Ka偶da mo偶liwa kombinacja w tabeli jest oznaczona kropk膮. Kolumny sk艂adaj膮 si臋 z komponent贸w z ich pinami, natomiast wiersze przedstawiaj膮 gniazda.



Tabela 2: Kombinacje z艂膮czy zgodne ze standardem IEC 60320-1 [kropka oznacza sparowanie zalecane, kwadrat sparowanie mo偶liwe].


Tabela 3: Kombinacje zgodne ze standardem IEC 60320-2-2


Tabela 4: Kombinacje zgodne ze standardem IEC 60320-1

Standardowo parametry gniazda i wtyku powinny by膰 podobne (np. stopie艅 ochrony 1-> 1). Mo偶liwe jest jednak pod艂膮czenie wtyku z wy偶sz膮 temperatur膮 znamionow膮 do gniazda z ni偶sz膮. Dodatkowo mo偶liwe jest r贸wnie偶 艂膮czenie z艂膮czy normy EC 60320-1 z IEC 60320-2-2. Po艂膮czone elastycznym przewodem mog膮 one stanowi膰 艂膮cza pomi臋dzy urz膮dzeniami, b膮d藕 przed艂u偶acze przewod贸w zasilania.

Artyku艂 opyblikowano dzi臋ki uprzejmo艣ci firmy Schurter.

漏 Schurter
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
December 12 2018 16:24 V11.10.10-2