Jak vyřešit celosvětové dilema s napájecími zdroji do nástěnné zásuvky pomocí vyměnitelných vidlic AC

Mnoho technických norem je nyní globálně napříč velkými regiony celého světa sjednoceno nebo harmonizováno. Například normy IEC a související normy UL definují bezpečnostní požadavky nutné pro spotřební produkty. Podobně konzistentní normy jsou pro lékařské přístroje. Dokonce i základní napájecí zdroje AC/DC, které musí splňovat mnoho norem týkajících se bezpečnosti a výkonu, jsou dostatečně unifikované, takže lze po celém světě prodávat jeden model zdroje.

Přesto existuje jedna oblast, kde tak vysoký stupeň shody neexistuje a ani existovat nebude: fyzická síťová zástrčka a zásuvka střídavého proudu, které připojují malé spotřební výrobky a lékařská zařízení k adaptéru AC/DC / napájecímu zdroji, který je do nástěnné zásuvky. Z historických důvodů má mnoho zemí (a někdy i regionů v rámci jednoho státu) své vlastní preferované uspořádání zástrčky, která se v oboru nazývá „vidlice“.

V důsledku toho musí prodejci malých, nízkowattových (<10 wattů) napájecích jednotek do nástěnné zásuvky skladovat a dodávat napájecí jednotky, které jsou jinak identické – kromě vidlic. To komplikuje dodavatelský řetězec, zvyšuje náklady a zvětšuje riziko nedostupnosti. Další možností je použití takzvaných stolních jednotek s vyměnitelnými napájecími kabely namísto zdrojů do nástěnné zásuvky, což však zvyšuje náklady a nepohodlí.

Tento článek se zabývá inovativním řešením tohoto zdánlivě malého, ale frustrujícího problému. Společnost GlobTek, Inc. nabízí napájecí zdroje AC/DC do nástěnné zásuvky se zaměnitelnými, uživatelsky vyměnitelnými vidlicemi, stejně jako stolní jednotky, které lze znovu namontovat, což umožňuje, aby si výrobce OEM nebo koncový uživatel přizpůsobil napájecí zástrčku tak, aby splňovala místní konfigurační požadavky. Toto inovativní provedení je k dispozici pro napájecí zdroje, kde samostatný napájecí kabel – trvalý nebo odnímatelný – není žádoucí nebo praktický.

Je to jednotný svět – nebo možná není

Navzdory do značné míry harmonizované globální technologii a ekonomice existují desítky standardních uspořádání vidlic (neformálně často nazývaných zástrčky a jejich dutinky), které se celosvětově používají pro základní vedení střídavého proudu (obrázek 1). Některé jsou široce standardizované, jako například dvou- a tříkolíkové zástrčky v Severní Americe, zatímco jiné mají velmi omezený dosah.

Obrázek 1: Zde jsou zobrazena některá z mnoha uspořádání vidlic – zástrček a dutinek, která se používají po celém světě. (Zdroj obrázku: společnost Gear Patrol)

Důvody této rozmanitosti konfigurace vidlic se liší. V některých případech to byl výsledek pokusu místního poskytovatele energie nebo výrobce spotřebičů mít určitou kontrolu nad připojením, ať už kvůli konzistenci, nebo zablokování trhu. Také mnoho raných energetických systémů (zdrojů a související sítě) bylo vysoce lokalizovaných a obsluhovalo pouze malou oblast, takže shoda nebyla potřeba.

Nezáleží pouze na uspořádání vidlic, protože faktorem jsou také jejich rozměry. V některých případech je rozdíl mezi konfiguracemi vidlic poměrně malý a pouhým okem téměř neviditelný. Například severoamerická zástrčka NEMA 5-15 a japonská zástrčka JIS C 8303 vypadají stejně, ale jsou mezi nimi určité zásadní rozdíly. Zatímco šířky kolíků jsou podobné, jejich délky se liší (obrázek 2).

Obrázek 2: Standardní severoamerické tříkolíkové zástrčky NEMA 5-15 a japonské tříkolíkové zástrčky JIS C 8303 si jsou velmi podobné, jsou však mezi nimi drobné rozdíly v rozměrech. (Zdroj obrázku: společnost Interpower Corp.)

Tato rozmanitost představuje pro prodejce systémů napájených střídavým proudem a jejich napájecích přípojení a adaptérů vážný problém. U systémů je běžným řešením dodávat jednotky s odnímatelnými kabely vedení AC, které se spojí se standardní mezinárodní zásuvkou IEC 60320 C14 (obrázek 3) – formálně nazývanou Napájecí modul („Power Entry Module“, PEM) – na krytu nebo šasi, a poté dodat příslušný kabel s jednotkou (nebo si jej může koncový uživatel zakoupit lokálně).

Obrázek 3: Zásuvka IEC 60320 C14 je na šasi široce používána a spojuje se s kabelem, který má na jednom konci vhodnou zástrčku AC vedení a na druhém konci odpovídající konektor pro šasi. (Zdroj obrázku: společnost Interpower Corp.)

Pro zařízení, jako jsou notebooky a počítače, je na napájecím adaptéru AC možné použít také kabel se zástrčkou IEC 60320 C5 a odpovídající zásuvku IEC 60320 C6 namontovanou na šasi (obrázek 4). (Tento konektor je často kvůli svému tvaru označován, i mezinárodně, jako konektor „Mickey Mouse“ – bez urážky!)

Obrázek 4: Dalším běžným konektorem pro mezinárodní odnímatelné kabely AC, jako jsou napájecí adaptéry AC, je zástrčka IEC 60320 C5 (vlevo) a odpovídající zásuvka IEC 60320 C6 (uprostřed). Kvůli tvaru svého průřezu se tento konektor často nazývá konektor „Mickey Mouse“ (vpravo). (Zdroje obrázků: vlevo a uprostřed web Digital Museum of Plugs and Sockets; uprostřed web Wikipedia)

Koncoví uživatelé mohou případně využít odnímatelný adaptér z všudypřítomných „mezinárodních cestovních“ sad. Ty jsou však obecně méně kvalitní, jsou nepohodlné, objemné a při seriózním použití na obtíž (obrázek 5).

Obrázek 5: Tyto sady univerzálních adaptérů mohou být při cestování užitečné, obecně se ale pro většinu situací s vidlicovým adaptérem síťové zástrčky nehodí. (Zdroj obrázku: web CNN)

Žádné z těchto řešení však není životaschopnou ani atraktivní možností pro malé adaptéry AC s nízkou spotřebou, které se zapojují přímo do zásuvky AC (často nazývané adaptéry do nástěnné zásuvky). Zde je tedy potřeba nějaká inovace.

Lepší přístup: vyměnitelné vidlice

Namísto snahy dodávat různé adaptéry AC/DC do nástěnné zásuvky pro jednotlivé konfigurace vidlic nebo se uchylovat k nákladnějším adaptérům bez zapojení do nástěnné zásuvky, které mají uživatelsky vyměnitelné kabely AC, je nápaditějším přístupem ponechat si adaptér, ale místo toho nabídnout snadno vyměnitelné vidlice (obrázek 6).

Obrázek 6: Nabídkou uživatelsky vyměnitelných sestav vidlic lze jednu napájecí jednotku do nástěnné zásuvky snadno nakonfigurovat tak, aby fungovala s mnoha zásuvkami AC po celém světě. (Zdroj obrázku: společnost GlobTek, Inc.)

To umožňuje prodejcům mít mnohem méně různorodých položek, protože potřebují do daného regionu dodat pouze vhodné vidlice – menší, lehčí, pasivní nástavec. Použití odnímatelných vidlic nenarušuje mechanickou ani elektrickou integritu. Všechny jednotky s odnímatelnými vidlicemi splňují všechny příslušné celosvětové a regionální zákonné normy pro výkon, bezpečnost, účinnost a funkce.

Kromě toho jsou k dispozici jednotky, které splňují normy třídy I nebo třídy II. U napájecích zdrojů třídy I je uživatel chráněn před nebezpečnými úrovněmi vstupního napětí alespoň jednou vrstvou základní izolace a uzemněným vodivým šasi. Všechny napájecí zdroje třídy I musí mít bezpečnostní uzemnění přivedené k elektricky vodivému šasi v napájecím zdroji.

Naproti tomu napájecí zdroje třídy II chrání uživatele před nebezpečnými úrovněmi vstupního napětí alespoň jednou vrstvou základní izolace plus vrstvou doplňkové izolace nebo vrstvou zesílené izolace. Kvůli této dvojité nebo zesílené izolaci nemusí mít napájecí zdroje IEC třídy II připojení bezpečnostního zemnicího vodiče – třetí kolík na konektoru.

Jedním z příkladů je 9voltový 6wattový externí adaptér AC/DC WR9QD666KRPNG2309(R) do nástěnné zásuvky se vstupem s více vidlicemi. Jedna vidlice je součástí jednotky. Tato jednotka třídy I měří asi 65 × 42 × 31 mm a je na jednom konci 183cm standardního výstupního kabelu DC vybavena barelovým konektorem s dutinkou 3,5 × 1,3 × 12,0 mm (ostatní konektory/délky jsou k dispozici jako volitelné příslušenství) (obrázek 7).

Obrázek 7: Model WR9QD666KRPNG2309(R) je adaptér třídy I do nástěnné zásuvky, který v malém a efektivním pouzdru dodává 9 voltů při až 6 wattech. (Zdroj obrázku: společnost GlobTek, Inc.)

Pro aplikace třídy II dodává externí adaptér AC/DC do nástěnné zásuvky WR9QE500CCPNAIMR6B 12 voltů při až 6 wattech / 0,5 ampéru (obrázek 8). Jako jednotka třídy II vyžaduje na konektoru AC pouze dva kolíky. Standardní výstupní kabeláž DC je 1 200 mm dlouhý kabel s barelovým konektorem s dutinkou 5,5 × 2,1 × 11 mm (obrázek 8).

Obrázek 8: Externí adaptér AC/DC WR9QE500CCPNAIMR6B do nástěnné zásuvky má třídu II, a proto nepotřebuje třetí zemnicí kolík. (Zdroj obrázku: společnost GlobTek, Inc.)

Pro aplikace USB a aplikace třídy II s nízkou spotřebou dodává adaptér WR9QA1200USBNMEDRVB 5 voltů při až 6 wattech. Na rozdíl od adaptérů do nástěnné zásuvky s výstupním kabelem DC a konektorem je tento model vybaven konektorem USB typu „A“ (obrázek 9).

Obrázek 9: Namísto výstupního kabelu DC a konektoru má 5voltový/6wattový adaptér WR9QA1200USBNMEDRVB konektor USB typu A. (Zdroj obrázku: společnost GlobTek, Inc.)

Rozdíl je ve vyměnitelných vidlicích

Společnost GlobTek nabízí široký výběr odnímatelných/vyměnitelných vidlic, které řeší složitost podpory konfigurací zástrček AC po celém světě (obrázek 10).

Obrázek 10: Pohled na některé z vidlic nabízených společností GlobTek ukazuje, jak obtížné je nabídnout „univerzální“ napájení pro kompatibilitu po celém světě. (Zdroj obrázku: společnost GlobTek, Inc.)

Bližší pohled na dvě široce používané vidlice naznačuje jednoduchost sestavy odnímatelných vidlic. K použití v Severní Americe pro aplikace třídy I a třídy II slouží sestavy R-NA-3 výměnné vidlice T3-NA a R-NA-2(R) výměnné vidlice T2-NA (obrázek 11).

Obrázek 11: Sestavy vidlic pro Severní Ameriku zahrnují verzi třídy I (vlevo) a třídy II (vpravo). (Zdroj obrázku: společnost GlobTek, Inc.)

Montáž nebo výměna sestavy vidlice je poměrně snadná a nejsou k ní potřeba žádné nástroje. Při snímání, za předpokladu, že je již sestava vidlice na místě, se palcem nebo prstem zatlačí a odpružený pojistný klíč se přidrží směrem dolů. Poté, zatímco je pojistný kolík přidržován dole, uživatel zatáhne za vidlici AC a sundá ji. Požadovaná sestava vidlice AC se jednoduše zasunuje, dokud nezaklapne.

Závěr

Pro prodejce nebo koncové uživatele může být frustrující a náročné podporovat mnoho konfigurací zásuvek AC používaných na celém světě. To platí zejména pro malé adaptéry AC/DC do nástěnné zásuvky, které nemají odnímatelný síťový kabel. Dodávání různorodé sady vidlic pro kompatibilitu s různými lokalitami je neustálým, komplikovaným a nákladným problémem. K vyřešení tohoto dilematu nabízí společnost GlobTek širokou škálu adaptérů do nástěnné zásuvky s nízkou spotřebou s uživatelsky vyměnitelnými sestavami vidlic. Jednotky splňují všechny platné a relevantní zákonné požadavky týkající se bezpečnosti, výkonu a životního prostředí.