用多功能 AC/DC 电源简化全球就绪型设备设计

作者:Brandon Lewis

投稿人:DigiKey 北美编辑

电子设备通常需要面向多国市场使用,这为信息和通信技术 (ICT)、医疗设备、工业设备及家电等领域的系统设计人员带来了全球配置挑战。由于监管环境千差万别,实现全球合规尤为复杂、昂贵和耗时,不仅会延误发布,还会影响竞争力。

本文简要讨论了设计人员在开发全球产品时面临的合规性挑战。然后介绍了 GlobTek 功能强大、用途广泛的桌面电源,并展示了设计人员如何使用它们来满足国际合规性要求,从而简化产品设计、认证和部署。

全球各地市电的差异

在全球范围内,交流电源使用 15 种不同类型的墙壁插座,每种插座的设计都要符合当地标准和安全规定。这些差异反映了供电电压和频率的根本不同,大致可分为四种主要方案:50 Hz 的 220 V 至 240 V、60 Hz 的 220 V 至 240 V、60 Hz 的 100 V 至 127 V 和 50 Hz 的 100 V 至 127 V(图 1)。

全球电源的市电电压和频率各不相同图片图 1:全球电源的市电电压和频率各不相同,主要有四种方案。(图片来源:DigiKey)

这些差异主要源于历史原因:在电网建设过程中,因政治与贸易联盟的形成,以及对安全、远距离输电效率、照明及电机性能的考量,最终形成了不同的标准。尽管如此,设计人员仍需在应对合规挑战的同时,确定将市电转换为产品所需电能的最佳方案——这些挑战往往导致全球产品发布计划错落不一,并带来高昂的延误成本。

外部电源如何简化产品电源设计

通常情况下,市电供电设备配有内部电源,可通过硬接线电源线或可分离的 IEC 电缆直接从墙上插座转换市电。对于在单一区域运行的产品而言,这具有多种优势,包括优化的功率转换和高集成度,从而使设计简洁而不杂乱。

这种整合的问题在于,它将产品锁定为有限的几个地区提供服务。使用内部电源时,制造商需要不同的 SKU 才能在全球销售相同的核心产品,这不仅增加了成本,还使开发和部署变得复杂。

此外,外置电源还可将产品的内部电源设计与市电电源分离,从而简化内部电源电路,使产品外形更加紧凑。因此,制造商可以建立具有统一设计、符合国际要求的单一产品 SKU。通过统一不同产品系列的电源设计,单个电源可服务于多个设备,从而简化了区域库存物流。因此,许多设计人员在开发面向全球市场的产品时,都会选择外部电源。

坚固耐用、适应性强的适合全球产品分销的电源

Globtek GTM96600 系列电源是一种多功能的外部电源解决方案,支持多种产品,覆盖不同使用场景和地域。该系列 AC/DC 桌面电源支持 100 V 至 240 V、50 Hz 至 60 Hz 的宽交流输入范围,以及 5 V 至 54 V、以 0.1 V 为增量的固定直流输出。坚固、可靠的 GlobTek 适配器设计具有以下性能优势:

  • 最高 60 W 输出功率,适合各种应用场合
  • 平均效率高,空载能耗超低,可减少待机能耗,符合 VI 级能效标准
  • 工作温度最高 +74°C,可降额输出,冷启动温度低至 -40°C,适用各种恶劣的工业条件
  • I 类和 II 类选项,可提高医疗和消费环境中的安全性

除了这些电气规格外,GTM96600 系列还采用了创新的机械设计,其可互换插片可支持不同地区的本地交流墙壁插座。R-NA-2(R)(图 2,左)和 R-EU-3(R)(图 2,右)就是两个插片实例,前者适用于北美和日本市场的 II 类电源,后者适用于欧洲和南美的 I 类电源。

GlobTek R-NA-2(R)(左)和 R-EU-3(R)(右)可互换插片图片图 2:GlobTek 的可互换插片,如 R-NA-2(R)(左)和 R-EU-3(R)(右),可使 GTM96600 适配器直接适配多个地区的插座。(图片来源:GlobTek,作者修改)

除此之外还有其他插片选择,以支持澳大利亚、中国大陆、英国、中国香港和新加坡的墙壁插座。对于墙壁插座距离设备较远的其他地区或较长的电缆线路,GlobTek 提供各种标准的可拆卸 IEC 60320 电源线,可与 GTM96600 系列板载连接器无缝集成。

GlobTek 可互换插片和电源线单独供应,设备制造商只需随同当地插片或电源线配件包一起发货,即可根据每个地区的情况调整订单,从而简化库存管理。此外,GTM96600 系列还包括一个套管插头套件,可灵活连接直流输出。标准套件包括三个直式公头套管插头,其内径分别为 1.3 mm、2.1 mm 和 2.5 mm,应用广泛。极性由尖头相对于市电电源的方向决定。备用连接器则单独提供。

GTM96600 系列通过了韩国、中国台湾、印度等地的全球认证,具有全面的认证和安全合规性,可缩短产品上市时间。这些标准包括:

  • IEC 60601-1(医疗)
  • IEC 62368-1(ICT 与视听 (AV))
  • IEC 61558-1 和 UL 1310(电源装置 (PSU))
  • IEC 60335(家用电器)

探索 GTM96600 系列 AC/DC 桌面电源

GTM96600 系列包含多种直流输出选项,从标准到相对小众。RR9LE5000T00CIMR6B 就是一个使用广泛的适配器典型实例(图 3),它包括一个套管连接器套件。

GlobTek RR9LE5000T00CIMR6B I 类电源图片图 3:RR9LE5000T00CIMR6B I 类电源配有套管连接器套件,为全球 ICT 产品典型的 12 V 60 W 电压提供了灵活的解决方案。(图片来源:GlobTek)

这款 I 类电源提供了三个电源引脚的全面安全优势,内部连接接地,适用于固定或金属外壳设备。60 W 的 12 V 输出功率可支持许多应用,如网络路由器、外置硬盘和迷你 PC,以及可能需要 5 A 最大电流能力的家用音响设备和 LED 照明系统。

与 GTM96600 系列的大多数产品一样,RR9LE5000T00CIMR6B 的尺寸仅为 117.5 mm × 53.5 mm × 36.6 mm,最大限度地减少了对空间的占用。其线缆长度为 1.20 m,在该系列中具有代表性,但具体长度因设备而异。

对于稍不常用的 30 V 输出,RR9KR2000T00CIMR6B(图 4)提供了一个带有双针(未接地)输入的 II 类适配器,适用于建筑物接地连接可能不可靠的设备。该适配器接受 C8 IEC 软线或可互换插片。

GlobTek RR9KR2000T00CIMR6B II 类适配器图片图 4:对于无法保证可靠电源接地的 30 V 系统,RR9KR2000T00CIMR6B 可简化安全供电。(图片来源:GlobTek)

RR9KR2000T00CIMR6B 保留了 60 W 的全功率输出,适用于不太常见的产品,如电动牙科器械和专用工业控制系统,2 A 电流即可满足要求。它还为电动工具等大型锂离子电池充电应用提供了解决方案。

最后,RR9LB6667T00CIMR6B(图 5)是一个具有专用 5.95 V 输出的电源实例。这款 40 W I 类适配器可与配置略高于典型 5 V 输出的专有充电系统搭配使用。此外,相对较高的电流能力还可支持便携式医疗设备,如家用医疗监护仪和超声波设备,这些设备出于安全原因需要低压操作。

GlobTek RR9LB6667T00CIMR6B 40 W I 类适配器图片 图 5:RR9LB6667T00CIMR6B 为非标准、低压电力传输提供了解决方案,其中接地引脚对设备安全至关重要。(图片来源:GlobTek)

结语

对于全球产品的设计人员而言,纷繁复杂的市电电压标准会大大增加产品设计、认证与部署的难度。功能全面的 GlobTek GTM96600 系列电源适配器通过打破产品内部供电与地域之间的束缚,成功解决了这些问题,为需要安全、可靠供电的全球应用场景,提供了坚固耐用且通过认证的电源解决方案。

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Brandon Lewis has been a technical writer and editor for over 15 years, serving as editor-in-chief at various electronics engineering trade publications. Brandon’s areas of focus include microcontrollers, multicore embedded processors, embedded Linux and real-time operating systems, industrial communications protocols, single-board computers and computer on modules, and other aspects of real-time computing. He is an accomplished podcaster, YouTuber, event moderator, conference chair, and product reviewer.

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