הבנה של Ac to Dc Power Conversion בסביבה מסחרית

ציוד מסחרי מסתמך על אספקה עקבית ונקיה של זרם ישיר לאלקטרוניקה רגישה, מערכות בקרה וממשקי תקשורת.לנצח את הזרם מרשת השירות יש לתקן, מסונן, מוסדר לייצר את המתח היציב DC כי עומס מודרני דורש תהליך המרה זה כרוך כמה שלבים: תיקון קלט, תיקון כוח, שינוי גבוה, תפוקה, תפוקה סגורה, תיקון סגור ותקנות פונקציונליות לכל שלב אלקטרומגנטי יש מגבלות, אשר יש מגבלות אפשריות.

ההשלכות של אספקת חשמל מעוצבת באופן לא מספק מרחיבות את כישלונות הציוד הפשוטים.האש, סיכונים חשמליים, שחיתות נתונים, תנאי הפעלה לא בטוחים יכולים להתעורר כאשר אספקת החשמל אינה עומדת בקריטריונים של בטיחות וביצועים מבוססים. מסגרות רגולטוריות התפתחו לאורך עשרות שנים כדי להפחית סיכונים אלה, ציור על שיעורים שנלמדו מכישלונות שדה, בדיקות מעבדה ושיתוף פעולה בתעשייה.

הנוף הפורמלי לאספקת חשמל

הממשל של AC ל- DC כוח אספקה פועל ברמות מרובות: סטנדרטים בינלאומיים שפותחו על ידי הנציבות האלקטרונית הבינלאומית (IEC), תקנות אזוריות מאוכפימות על ידי גופים כגון האיחוד האירופי או הממשל האמריקאי לבטיחות ולבריאות (OSHA), וסימנים הסמכה לאומית הנדרשים על ידי מדינות בודדות.

גופי התקנים בינלאומיים והשפעותיהם

IEC מפרסם סטנדרטים מבוססי קונצנזוס המשמשים כבסיס לתקנות אזוריות רבות.IEC 60950-1 ויורשו IEC 62368-1 מגדיר דרישות בטיחות עבור טכנולוגיית מידע וציוד אודיו / וידאו, בהתאמה.מסמכים אלה מציינים מרחקים מצמררים, דרישות ברורות, כיתות בידוד, מגבלות טמפרטורה, ופרוטוקולים של תנאי אשמה המתקינים את תקניים של אספקת החשמל.

דרישות הסמכה אזוריות

בצפון אמריקה, תחתרים של מעבדות (UL) סטנדרטים כגון UL 60-1 ו UL 62368-1 לשאת משקל משפטי כי OSHA דורש ציוד רשום או מוסמך ביישומים רבים במקום העבודה. UL UL הוא לא חובה עבור כל הציוד הנמכר בארה"ב, אבל קמעונאים, מורדים, וסוף משתמשים דורשים זאת לעתים קרובות באיחוד האירופי, את ה-LD (LD) ואת התקני ה-LDHMAC (F) עם תקן התקני תאימות) עם CEMC) עם דרישות , כולל CPTS) עם תקן מוסמך בינלאומי עם CPD (ה-C) ו-C) עם דרישות 623) עם דרישות , כולל CEMC.32, כולל תקן מוסמך, כולל CEMC) עם תאימות, כולל CEMC) עם תקן מוסמך, כולל CEMC.

תקני בטיחות מרכזיים עבור Ac to Dc Power Supplies

תקני בטיחות לאספקת חשמל מתייחסים לשתי סכנות בסיסיות: זעזוע חשמלי ואש.הדרישות נועדו להגן על המשתמשים בתנאי הפעלה רגילים ותנאים חד-פעמיים.המעבר מ-IEC 60-1950 ל-IEC 623-1 מייצג שינוי משמעותי בפילוסופיה, נע מגישה ממוקדת-יסודית ומבוססת על מוצר למסגרת הנדסית המבוססת על סיכונים.

IEC 60950-1 והמעבר ל-IEC 623-1

IEC 60950-1 היה תקן הבטיחות הדומיננטי של ציוד טכנולוגיית מידע במשך יותר משני עשורים.זה מגדיר שלושה סוגים של ציוד המבוסס על שיטת הגנה מפני הלם חשמלי: Class I (ארץ מגן), Class II (double or מחזקת בידוד), ו Class III (SELV או אנרגיה מוגבלת) אספקת חשמל המיועדת תחת תקן זה חייב לעמוד במגרש ספציפי ומרחקים המבוססים על עבודה, זיהום, מתח, ומרחקים, צורה, וספקי בנייה ישירות.

IEC 62368-1, שאומצה כעת כתחליף ל-IEC 60-1 ו-IEC 60065 (ציוד וידאו) מציג את מושג מקורות האנרגיה המיוגדרים כ-ES1, ES2, או ES3. אספקת חשמל המייצרת תפוקה של ES3 (הצבת 240 או 60 VDC בתנאים מסוימים) דורשת אמצעי הגנה נוספים, כגון חיזוק ב-הגנה, אמצעי הגנה, חיבור, דרישות של ICLIQ ל-REC, כולל של 60 או 60 נקודות מעבר ל-IQ, כולל, כולל, כולל של ניתוח של IEC, כולל דרישות תפעוליות, כולל של IEC.

דרישות UL תקנים ו-North American

UL 60-1 ו UL 62368-1 תואמים הדוק עם עמיתיהם IEC אבל כוללים הוראות נוספות ספציפיות לפרקטיקה צפון אמריקה. UL סטנדרטים לעתים קרובות דורשים מרחקי מצמרר גדולים יותר לבידוד ראשוני אל השני, המנדט דירוגי להבה ספציפית לחומרים, ולהטיל בדיקות קפדניות יותר של רכיבים כגון פתיל, varistors, ואופטוקרנטים.UL שומר גם על דרישות לאמינות ההגנה, כולל בדיקות חיבור מינימליות, כולל סודיות.

מעבר לסטנדרטים הבטיחותיים, UL מפרסם גם את תקני הביצועים הרלוונטיים לאספקת חשמל. UL 1310, תקן ליחידות כוח של Class 2, חשוב במיוחד עבור תפוקה נמוכה, אספקת חשמל מוגבלת המשמש תאורה מסחרית, מערכות אבטחה ובניית אוטומציה. Class 2 אספקת חשמל פטורים מדרישות מסוימות של מיצוי קוד החשמל הלאומי, מה שהופך אותם אטרקטיבי עבור ארכיטקטורות חשמל מבוזר עם 13UL דורש את הכוח ל קיבולת נמוכה פחות קיבולת מתחת ל קיבולת V.

תקן בתוך האיחוד האירופי

האיחוד האירופי דורש עמידה בסטנדרטים המוזיקים שפורסמו ב-Journal Journal of the EU. EN 62368-1 הוא תקן הבטיחות העיקרי, אך סטנדרטים נוספים חלים בהתאם לקטגוריית הציוד. EN 60335-1 מכסה מכשירי חשמל ביתי, אשר עשויים לכלול אספקת חשמל המשולבת במטבח מסחרי או בציוד ניקוי. EN 615-1 מטפל בטיחות של טרנספורמציות חשמל, כורים, ויחידות אספקה, ולעתים קרובות מתייחסים לאספקת חשמל לא יותר.

הצו של האיחוד האירופי ל-V נמוך וולטאז (2014/35/EU) דורש כי ציוד חשמלי פועל בבטחה בטווח המתח של 50 V ל- 1000 V AC ו-75 V עד 1500 V DC. Compliance יובהר על ידי היצרן, אך התיעוד הטכני חייב להפגין התאמה עם סטנדרטים פגומים החלים.

תקנות תאימות אלקטרומגנטית

דרישות תאימות אלקטרומגנטית לשלוט הן הפליטות שנוצרו על ידי אספקת חשמל והן חסינות להפרעה חיצונית.אספקת כוח Switching הם רועשים מטבעם בשל המעבר גבוה של מכשירים חצי-מוליכים העיקריים, ואת שלב התיקון מייצר הרמוניות בתדר נמוך.ללא סינון הולם פריסה, פליטות אלה יכולות לשבש מערכות תקשורת בקרבת מקום, לגרום לשגיאות של אלקטרוניקה רגישה, ומעבר לגבולות משפטיים.

דרישות הרשאות וההילה

EN 55032 (CISPR 32) קובע גבולות עבור פליטות שבוצעו ורדיוניים של ציוד מולטימדיה, כולל אספקת החשמל המשמש בתוכם.נוהל מגבלות פליטה חל על תדרים מ-150 kHz ל -30 MHz, נמדד על עיקרי AC באמצעות רשת ייצוב קו (LISN) , לעמוד במגבלות פליטה מ- 30Hz ל-1 GHz, נמדדת בתא ניכומי או על גבי אתר פתוח, יש צורך לרכזת מגבלות של אספקת חשמל או ל-SN.

דרישות חסינות תחת EN 55035 (CISPR 35) לציין את קריטריונים ביצועים עבור פריקה אלקטרוסטטית (ESD), transients מהירים חשמליים (EFT), עלייה, שדות אלקטרומגנטיים רדיו- ⁇ , והפרעות מתח וספק חשמל. אספקת כוח אשר נכשל בדיקות חסינות עלול לחוות שיבוש מתח תפוקה, latch-up, או נזק קבוע כאשר נתון הפרעות חשמל מציאותיות לעתים קרובות כרוך סינון נוסף, מתח, לחץ, לחץ, לחץ מתמשך, לחץ, לחץ קבוע, ובדיקה של שיטות בדיקה זה חייב להיות זהיר, או בדיקות קבוע, כי יש לבדוק שיטות בדיקה סטנדרטית, או טיפול.

FCC חלק 15 וצפון אמריקה

בארצות הברית, ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) מסדירת פליטות אלקטרומגנטיות תחת חלק 15 של כלליה.מכשירים דיגיטליים, כולל ציוד חשמל המשמש בציוד מסחרי, מסווגים כ- Class A (industrial / מסחרי) או Class B (residential) בהתבסס על הסביבה המיועדת שלהם. Class B מגבלות מחמירות יותר כי ציוד מגורים חייב לפעול יחד עם טלוויזיה, רדיו, ואלקטרוניקה אחרים.

FCC חלק 15 אינו מחייב בדיקות חסינות, אך דרישות חסינות מאוכפימות על ידי סוכנויות אחרות, בהתייחסות לסטנדרטים של בטיחות המוצר. יצרנים מייצאים הן לארצות הברית והן באיחוד האירופי חייבים לתכנן את אספקת החשמל אשר במקביל לספק את גבולות פליטת FCC דרישות חסינות EN, אשר לעתים קרובות דורש פשרה בין סינון רוחב פס ועלויות רכיב.

תקני אנרגיה והנחיות עיצוב Ecodesigns

תקנות יעילות האנרגיה עבור אספקת חשמל הידרדרו באופן משמעותי בתגובה למאמצים הגלובליים להפחית את צריכת החשמל ואת פליטות הפחמן. כוח לעמוד, הפסדים ללא עומס, ויעילות ההמרה בתנאי עומס טיפוסי הם כולם כפופים לתוכניות יעילות חובה ומתנדבות.

אנרגיה Star & 80 PLUS הסמכה

התוכנית 80 PLUS, המנוהלת על ידי מכון המחקר של חשמל כוח ופורט נקי, מעדכנת את אספקת החשמל על בסיס יעילותם ב 10%, 20%, 50%, ו-100% מרמות ההסמכה של חשמל כוללים 80 פלוס ברונזה, כסף, זהב, פלטינום וטיטניום, עם טיטניום הדורש יעילות של 90% בעומס של 10% ו- 96% ב- 80% ב- 80 פלוס הוא התנדבותי, מפרטים מסחריים רבים דורשים יעילות ברמת זהב או יותר, או דרישות גבוהות יותר של Sync, כגון ®, כמו ®Fronicials, כמו ®, כמו ®Prushertompfronicronicialbox.

דרישות אנרגיה סטאר עבור אספקת חשמל משתנות על ידי קטגוריות המוצר.המפרט של כוכבי האנרגיה למחשבים, למשל, מחייב את אספקת החשמל הפנימית להשיג לפחות 80 PLUS יעילות זהב ולשמור על ערכי גורם כוח מסוימים בעומס חיצוני, כגון מתאם קיר ומטענים שולחניים, חייב לעמוד בתקני אנרגיה רמה 6 או 7 יעילות, אשר מגבילים צריכת חשמל ל-0 מ- 0.1% עבור רמות הכוח ודורשים יעילות מינימלית בטווח הקצר.

תקנות האיחוד האירופי

האיחוד האירופי Ecodesign (2009/125/EC) ותקנות היישום שלו קובעות דרישות יעילות חובה למוצרים הקשורים לאנרגיה הנמכרים באיחוד האירופי.תקנה (EU) 2019/1782, אשר החליפה תקנות קודמות לאספקת חשמל חיצוני, קובעת יעילות מינימלית ב-10%, 25%, 50%, 75% ו-100% עומס, ומכסה צריכת חשמל ללא עומס ב-0.2 או פחות בהתאם לדירוג החשמל.

המסגרת עיצוב Eco דורש גם יצרנים לספק מידע על מפרט המוצר, כולל ערכי יעילות, צריכת עמידה וגורם כוח.שקיפות זו מאפשרת לרוכשים להשוות מוצרים ולקבל החלטות מושכלות.התקנות מעודכנים מעת לעת, עם תעריפים יעילות העולה על כל שלוש עד חמש שנים, מה שחייב יצרנים לשפר את העיצובים שלהם או לצאת לשוק.

בדיקות ותהליכי הסמכה

הטלת עמידה בסטנדרטים החלים דורשת תהליך בדיקה ותיעוד מובנה.הדרישות הספציפיות תלויות בשוק היעד, המורכבות של אספקת החשמל, ומעורבות של גופי הסמכה של צד שלישי.

תפקיד גופים מובנים ו-NRTLs

באיחוד האירופי, גופים מאומתים מעריכים את ההתאמה של הציוד לפי הנחיות מסוימות, אם כי רוב אספקת החשמל נופלת תחת מסלול ההבהרה העצמי. יצרנים עשויים עדיין לעסוק בגופי מאומת לבצע בדיקות ולהנפיק דוח בדיקה או תעודה, אשר מחזקת את התיעוד הטכני ומאפשרת קבלה בשוק.בצפון אמריקה, Nationallyized Laboratories (NRTLs) כגון UL, Intercast) ו-L ביצועים של תקן ניהולי.

תהליך ההסמכה מתחיל בדרך כלל בסקירה בנייה, שבו היצרן שולח סכימטיות, פריסות PCB, מפרטים רכיב וחשבונות של חומר. NRTL לאחר מכן מבצע בדיקות עבור הלם חשמלי, סכנות אנרגיה, אש, וסיכון מכני.מבחנים כוללים מתח דיאלקטרי לעמוד, חיבור רציפות הקרקע, עלייה בתנאי נורמלי וטעום, ובדיקות ניתוח חריגות כגון קצר-cuit של כישלונות של כישלונות או כישלונות מתוקנות יש לטפל במרכיבים לא תואמים.

מסמכים וקבצים טכניים

קובץ טכני מלא עבור אספקת חשמל המיועד לשוק האיחוד האירופי כולל תיאור של הציוד, עיצוב ועיבוד הייצור, רשימה של סטנדרטים פגומים החל, דוחות מבחן, תיעוד הערכת סיכונים, והכרזה של התאמה.הקובץ הטכני חייב להיות נשמר לפחות עשר שנים לאחר המוצר האחרון ממוקם בשוק, ויש לבצע אותו כדי לשווק רשויות מעקב על פי בקשה.

עבור הסמכה UL, היצרן חייב לשמור על הליך מעקב אחר שירות המתאר בדיקות ייצור מתמשך, מרווחי בדיקה, פעולות תיקון. UL מפקחים עשוי לבקר במפעל ללא הודעה מוקדמת כדי לוודא כי יחידות הייצור להמשיך לענות על העיצוב מוסמך.כל שינויים בתכנון, כולל החלפת רכיב, חייב להיות מאושר על ידי UL לפני יישום כדי לשמור על הרישום.

כיצד תקנות Shape Power Supply Design

ההשפעה המצטברת של בטיחות, EMC ותקני יעילות היא עיצוב אספקת חשמל שהוא חזק יותר ואמינה משמעותית מאשר אחד שנבנה לדרישות פונקציונליות מינימליות. מהנדסים חייבים לשקול מספר, לעתים קרובות מתחרות, מגבלות בו זמנית.

יסודות עיצוב בטיחותיים

מרחקי נייר וניקוי בין מעגלים ראשוניים ומשניים, ובין חלקי חיים לבין משטחים נגישים, נקבעים על ידי מתח עבודה, רמת זיהום, וקבוצה חומרית כפי שהוגדרו ב- IEC 62368-1. ממדים אלה משפיעים על הגודל הפיזי של ה-transer, רוחב של חריצים PCB, ואת התכווצות של מערכות בידוד צריך להיות מיועד לשיעור המתאים, עם מתח משולש או חוטים המשמשים כדי להפוך את הדימום, כדי להיות מסוגלות, כדי להפוך את הטמפרטורות הנוכחיות, כמו גם פגום.

ניהול חצץ ודרטינג

עלייה בטמפרטורות תחת עומס הגרוע ביותר ותנאים נוחים לעתים קרובות מגלה שולי כי הם הדוקים יותר מאשר הצפוי. תקנים להגביל את הטמפרטורה של משטחים נגישים, רכיבים פנימיים, וחומרים אינסטלציה. מעצבי אספקת חשמל חייבים לפענוח קפקאים אלקטרוליטיים עבור ripple הנוכחי וחום טמפרטורה, לבחור מוליכים למחצה עם שולי טמפרטורה נאותה, ולהבטיח כי נתיבי זרימת האוויר נשארים ברורים אפילו במתקני חום.

בחירה ובגידה

הסמכה בטיחות דורשת כי רכיבים קריטיים כגון פתיחות, varistors, Y-capacitors, Optocouplers, והופכים להיות מוכרים או מוסמך על ידי הגוף התקנים החלים.שימוש רכיבים שאינם מוכרים יכול להיות הסמכה לא יסולא ועיכוב כניסה בשוק. יצרנים חייבים לשמור על מעקב רכיב באמצעות שרשרת האספקה, מתעד מספר רב והסמכת מעמד.

גישה לשוק והשלכות משפטיות של חוסר התאמה

ההשלכות הכספיות והמוניטין של מכירת ציוד חשמל שאינו תואם יכולות להיות חמורות. רשויות מעקב שוק באיחוד האירופי יכולות להטיל עונשים, סדר זיכרון, ודורש פעולות סלקטיביות שגורמות לאמון של פעילות ונזקים למותג. בארצות הברית, OSHA יכול לצטט מעסיקים המשתמשים בציוד לא מזוהה במקום העבודה, ו-FCC יכול לכפות קנסות על פליטות בלתי מורשיות שגורמות להפרעות אחריות של המוצר להתעורר אם גורם שאינו תואם לנכס כזה או נזק, הוא גורם לפציעה.

עבור יצרנים המייצאים לאזורים מרובים, אסטרטגיית תאימות המתייחסת למניפולטור הנפוץ ביותר של דרישות לעתים קרובות להפחית את העלות הכוללת ואת הסיכון.עיצוב אספקת חשמל כדי לענות על 62368-1, UL 62368-1, EN 55032, ו Energy Star Level VI בו זמנית מבטיח גישה לשוק ברחבי צפון אמריקה, אירופה ואסיה עם שינויים מוקדמים עם גופי הסמכה במהלך שלב העיצוב מסייע בעיות תאימות פוטנציאליות, לפני מועד החלמה יקר, מקטין, מנקה, ומחלימים של זמן מחדש, מנקה, , החלמה.

מסקנה: בניית Compliance into the Design Lifecycle

התקנים ותקנות השולטים ב- AC ל- DC כוח ציוד מסחרי אינם רק מכשולים ביורוקרטיים.הם מייצגים ידע הנדסי מצטבר על איך למנוע שריפות, זעזועים חשמליים, התערבות ופסולת אנרגיה. יצרנים מצליחים מתייחסים לציות כאל דרישה עיצובית מלכתחילה ולא שלב בדיקה סופי.על ידי הבנת האינטראקציות בין בטיחות, EMC, יעילות, מהנדסים יכולים להפוך את המהנדסים לתקני מסחר שמניבים כוח בטוח יותר, ומאובטח יותר, בשווקים גלובליים יותר.

הנוף הרגולטורי ימשיך להתפתח כמו טכנולוגיות חדשות להופיע כמו מעבר סדרי עדיפויות סביבתיים.רחב-bandgap Semiconductors, תדרי מעבר גבוהים יותר וטכניקות בקרה דיגיטליות מציעים יעילות, אך מציגות מצבי כישלונ חדשים ואתגרי הפרעות שגופים סטנדרטיים מתייחסים באופן פעיל למעצבי אספקת חשמל הנותנים עם התפתחויות אלה ושומרים על יחסים קרובים עם שותפים הסמכה יהיו ממוקמים טוב ביותר כדי להביא מוצרים משותפים, ביצועים גבוהים לשוק במהירות ומאובטחת.