פשט תכנון התקנים מוכנים גלובלית עם ספקי-כוח AC/DC רב-תכליתיים

לעיתים קרובות ציוד אלקטרוני מיועד לשימוש במדינות רבות, מה שיוצר אתגרי תצורה גלובליים עבור מתכנני מערכות טכנולוגיית מידע ותקשורת (ICT‏), התקנים רפואיים, ציוד התעשייתי ומכשירי חשמל ביתיים. בשל סביבות רגולטוריות שונות מאוד, השגת תאימות גלובלית היא מורכבת במיוחד, יקרה וגוזלת זמן, מעכבת שחרור מוצרים ופוגעת בתחרותיות.

מאמר זה דן בקצרה באתגרי התאימות איתם מתמודדים מתכננים כשמתפתחים מוצרים גלובליים. אחר כך הוא מציג ספקי-הכוח שולחניים חסונים, רב-תכליתיים, מבית GlobTek ומראה כיצד מתכננים יכולים להשתמש בהם כדי לעמוד בדרישות תאימות בינלאומיות ולפשט תכנון מוצרים, הסמכה ופריסה.

ההבדלים ברשת החשמל ברחבי העולם

ברחבי העולם, רשתות חשמל AC‏ משתמשות ב-‏15‏ סוגים שונים של שקעי קיר, כל אחד מתוכנן לעמוד בתקנים ובתקנות בטיחות מקומיים. המגוון משקף את ההבדלים הבסיסיים במתח אספקה ותדר, שבגדול ניתנים לחלוקה לארבע קבוצות עיקריות: ‎220 V‏ עד ‎240 V‏ ב-50‎ Hz‏, ‎220 V‏ עד ‎240 V‏ ב-60‎ Hz‏, 100‎ V‏ עד ‎127 V ב-60‎ Hz‏, ו-100‎ V‏ עד ‎127 V ב-50‎ Hz‏ (איור 1‏).

איור 1‏: מתח ותדר רשת החשמל שונים גלובלית, עם ארבעה ערכים עיקריים בשימוש. (מקור תמונה: DigiKey‏)

הסיבה להבדלים אלה היא בעיקר היסטורית, תוצאה של בריתות פוליטיות ומסחריות כשרשתות הוקמו, כמו גם דאגות בנוגע לבטיחות, יעילות ההפצה למרחקים ארוכים וביצועי מנועים ותאורה. עם זאת, זה נופל על המתכננים לקבוע מהי הדרך הטובה ביותר להמיר חשמל רשת להזנת המוצרים שלהם, תוך התמודדות עם אתגרי תאימות שעלולים להוביל להשקות מדורגות ולעיכובים יקרים בשחרור מוצרים לשוק העולמי.

כיצד ספקי-כוח חיצוניים מפשטים תכנון אספקת כוח של מוצרים

בדרך כלל, ציוד המוזן על ידי רשת החשמל בא עם‏ ספק-כוח פנימי הממיר חשמל רשת ישירות משקע החשמל בקיר, דרך כבל כוח בחיבור קבוע או כבל IEC‏ נתיק. עבור מוצרים העובדים באזור‏ יחיד, הדבר מעניק מספר יתרונות, כולל המרת כוח ממוטבת ואינטגרציה גבוהה, וכתוצאה מכך מקבלים תכנים נקיים עם מינימום תוספות.

הבעיה עם אינטגרציה זו‏ היא שהיא נועלת מוצר לשרת במספר מוגבל של אזורים. עם ספקי-כוח פנימיים, יצרנים זקוקים למק"טים שונים כדי למכור את אותו מוצר ליבה ברחבי העולם, מה שמגדיל עלויות ומסבך פיתוח ופריסה.

לחילופין, ספקי-כוח חיצוניים מנתקים את תכנון אספקת הכוח הפנימי של מוצר מאספקת רשת החשמל, מפשטים מעגלי אספקת כוח פנימיים ומאפשרים למוצר גורמי צורה קומפקטיים. כתוצאה מכך, יצרנים יכולים ליצור‏ מק"ט מוצר יחיד עם תכן אחיד העומד בדרישות בינלאומיות. על ידי איחוד תכנון אספקת כוח לטווחי מוצרים שונים, ספק-כוח יחיד יכול לשרת התקנים שונים, דבר המקל על לוגיסטיקת המלאי האזורית. מסיבות אלו, מתכננים רבים בוחרים ספקי-כוח חיצוניים כשמפתחים מוצרים עבור שווקים גלובליים.

ספקי-כוח גמישים וחסונים להפצה גלובלית של מוצרים

סדרת ה-Globtek GTM96600 של ספקי-כוח היא‏ פתרון חיצוני רב-תכליתי של אספקת כוח התומך במוצרים רבים במגוון רחב של שימושים ואזורים גאוגרפיים. סדרה זו של ספקי-כוח שולחניים‏ AC/DC‏ תומכת‏ בתחום כניסת AC רחב של ‎100 V‏ עד ‎240 V‏ ב-Hz‏ 50‏ עד Hz‏ 60‏, עם‏ יציאת DC‏ קבועה של V‏ 5‏ עד V‏ 54‏, עם עליות של 0.1‎ V. תכן מתאם ה-GlobTek האמין והחסון מציע את יתרונות הביצועים הבאים:

• יציאה של עד W‏ 60‏ עבור מגוון רחב של יישומים
• נצילות ממוצעת גבוהה וצריכת הספק ללא עומס אולטרה-נמוכה כדי להפחית צריכת אנרגיה במצב המתנה, עם תאימות לתקני יעילות אנרגטית Level VI
• עבודה בטמפרטורות עד ‎74°C+ ועם תפוקה מופחתת והתחלה קרה מטה מ-C‏°‏40‏- עבור שימוש בתנאים תעשייתיים קשים
• אופציות Class I‏ ו-Class II‏ המאפשרות בטיחות משופרת במערכים רפואיים וצרכניים

יחד עם מפרטים חשמליים אלה, סדרת ה-GTM96600 מציעה‏ תכן מכני חדשני עם להבים ניתנים להחלפה התומכים בשקעי קיר AC‏‏ של אזורים שונים. שתי דוגמאות להבים הן אופציית ה-(R-NA-2(R (איור 2‏, שמאל) עבור Class II‏ בשווקי צפון אמריקה ויפן, ואופציית ה-(R-EU-3(R (איור 2‏, ימין) עבור אספקות Class I‏ באירופה ודרום אמריקה.

איור 2‏: להבים ניתנים להחלפה של GlobTek, כגון ה-(R-NA-2(R (שמאל) ו-(R-EU-3(R (ימין), מאפשרים למתאמי GTM96600 להתאים ישירות לשקעים באזורים מרובים.‏ (מקור תמונה: GlobTek, מותאמת על ידי המחבר)

אופציות להבים נוספות זמינות כדי לתמוך בשקעי קיר באוסטרליה, סין, הממלכה המאוחדת, הונג-קונג וסינגפור. עבור אזורים אחרים או כבלים ארוכים יותר למקרים בהם שקעי הקיר הם רחוקים יותר מהציוד, GlobTek מספקת מגוון רחב של כבלי חשמל מתנתקים בתקן IEC 60320‏ המתחברים באופן חלק עם המחברים המשולבים בסדרת ה-GTM96600.

הלהבים הניתנים להחלפה וכבלי החשמל של GlobTek מסופקים בנפרד, ובכך מתאפשר ליצרני התקנים להתאים הזמנות לכל אזור ופשוט לשלוח עם חבילת אביזרי הלהב או הכבל המקומי, ובכך להקל על ניהול המלאי. נוסף לכך, סדרת ה-GTM96600 כוללת‏ ערכת תקע קנה עבור גמישות חיבור ביציאת ה-DC. הערכה הסטנדרטית כוללת שלושה תקעי קנה זכריים ישרים עם קטרים פנימיים נפוצים של 1.3 מ"מ, 2.1 מ"מ ו-2.5 מ"מ. הקוטביות נקבעת על פי אוריינטציית הקצה ביחס לספק-הכוח הראשי. מחברים חלופיים זמינים בנפרד.

סדרת ה-GTM96600 מציעה הסמכות מקיפות ותאימות בטיחות כדי לקצר זמן יציאה לשוק, עם הרשאות כלל-עולמיות בקוריאה, טייוואן, הודו, ועוד. תקנים אלה כוללים:

• IEC 60601-1 (רפואי)
• IEC 62368-1‏ (ICT‏ ואור-קולי (AV))
• IEC 61558-1 ו-UL 1310 (יחידות ספק-כוח (PSUs))
• IEC 60335‏ (מכשירי חשמל ביתיים)

סקירת ספקי-כוח AC/DC מסדרת GTM96600

סדרת ה-GTM96600 כוללת מגוון רחב של אפשרויות יציאת DC, החל מסטנדרטיות ועד לנישתיות יחסית. דוגמה‏ מובהקת של‏ מתאם המתאים לשימוש נרחב הוא ה-RR9LE5000T00CIMR6B (איור 3‏), שכולל ערכת‏ מחברי קנה.

איור 3‏: ספק-הכוח RR9LE5000T00CIMR6B Class I‏ מגיע עם ערכת‏ מחברי קנה ומספק פתרון גמיש ל-V‏ 12‏ ב-W‏ 60‏, אופייני‏ למוצרי ICT‏ גלובליים. (מקור תמונה: GlobTek)

ספק-כוח Class I‏ זה מציע את יתרונות הבטיחות המלאות של שלושה פיני רשת חשמל, עם חיבור פנימי ‏ להארקה עבור ציוד קבוע או בעל מארז מתכת. יציאת ה-V‏ 12‏ ב-W‏ 60‏ תומכת ביישומים רבים, כגון נתבי רשת, כוננים קשיחים חיצוניים ומיני מחשבים אישיים, כמו גם ציוד אודיו ביתי ומערכות תאורת LED, שסביר שידרשו את יכולת הזרם המקסימלית של ‎5 A.

כמו מרבית סדרת ה-GTM96600, מידות ה-RR9LE5000T00CIMR6B הן 117.5 מ"מ × 53.5 מ"מ × 36.6 מ"מ בלבד עבור הפרעה מינימלית. אורך הכבל הוא‏ 1.20 מ', שמייצג את הסדרה אך משתנה מיחידה ליחידה.

עבור יציאה מעט פחות נפוצה של ‎30 V,‏ ה-RR9KR2000T00CIMR6B (איור 4‏) מספק‏ מתאם Class II‏ עם כניסה של שני פינים (לא-מוארק) עבור התקנים בהם חיבור להארקת הבניין עלול להיות לא אמין. המתאם מקבל‏ כבל C8 IEC או להב‏ ניתן להחלפה.

איור 4‏: עבור מערכות V‏ 30‏ בהם לא ניתן להבטיח הארקת רשת חשמל אמינה, ה-RR9KR2000T00CIMR6B מפשט אספקת כוח בטוחה. (מקור תמונה: GlobTek)

בשל שמירה על יציאת W‏ 60‏ מלאה, ה-RR9KR2000T00CIMR6B משרת מוצרים פחות נפוצים, כגון מכשירים דנטליים ממונעים ומערכות בקרה תעשייתיות מיוחדות, היכן שזרם של A‏ 2‏ הוא מספיק. מתאם זה מספק פתרון גם ליישומי טעינה של סוללות ליתיום-יון גדולות יותר, כמו של כלי עבודה חשמליים.

לבסוף, ה-RR9LB6667T00CIMR6B (איור 5‏) הוא‏ דוגמה של‏ ספק עם יציאה מיוחדת של ‎5.95 V. מתאם ‎40 W Class I‏ זה מתאים היטב למערכות טעינה קנייניות המוגדרות מעט מעל היציאה הרגילה של ‎5 V. נוסף לכך, יכולת הזרם הגבוהה יחסית תומכת בציוד רפואי נייד, כמו מנטרי טיפול בריאותי ביתי והתקני אולטרסאונד, הדורשים עבודה במתח נמוך מסיבות בטיחות.

איור 5‏: ה-RR9LB6667T00CIMR6B מספק‏ פתרון אספקת כוח מתח-נמוך לא-סטנדרטי, היכן שפין הארקה הוא חיוני למען בטיחות ההתקן. (מקור תמונה: GlobTek)

סיכום

עבור מתכננים של מוצרים‏ כלל-עולמיים, תקני מתח רשת החשמל הרבים עלולים לסבך משמעותית את תכנון המוצר, ההסמכה והפריסה. סדרת ה-GlobTek GTM96600 הרב-תכליתית פותרת סוגיות אלו על ידי שבירת הקשר בין אספקת הכוח הפנימית של המוצר לבין הגיאוגרפיה, אספקת ספק-כוח מוסמך וחסון ליישומים גלובליים היכן שאספקת כוח בטוחה ואמינה היא חיונית.