Como resolver o Dilema Mundial das Fontes de Alimentação para Montagem na Parede Usando "Lâminas" CA Substituíveis

Muitas normas técnicas estão agora unificadas ou harmonizadas globalmente em grandes regiões do mundo. Por exemplo, as normas IEC e UL associadas definem os requisitos de segurança exigidos para os produtos de consumo. Existem normas consistentes similares para dispositivos médicos. Mesmo as fontes de alimentação CA/CC básicas, as quais devem atender a muitas normas de segurança e desempenho, estão suficientemente unificadas para que um único modelo de fonte possa ser vendida em todo o mundo.

No entanto, há uma área onde não existe um grau tão elevado de uniformidade e nem existirá: a tomada e o plugue físico da linha CA que conecta pequenos produtos de consumo e unidades médicas ao adaptador/fonte de alimentação CA/CC montado na parede. Devido a razões históricas, muitos países (e às vezes até mesmo regiões dentro de um país) têm seu próprio modelo de plugue preferido, chamado de "lâminas" pelo setor.

Como resultado, os fornecedores de pequenas unidades de alimentação de baixa potência (<10 watts) para montagem na parede devem estocar e fornecer fontes de alimentação que de outra forma seriam idênticas — exceto pelas lâminas. Isso complica a cadeia de suprimentos, aumenta os custos e o risco de indisponibilidade. Outra opção é usar as chamadas unidades de mesa com cabos de energia substituíveis em vez de fontes para montagem na parede, mas isso aumenta o custo e o inconveniente.

Este artigo vai analisar uma solução inovadora para esse problema aparentemente modesto, mas frustrante. A GlobTek, Inc. oferece fontes de alimentação CA/CC para montagem na parede com lâminas intercambiáveis e substituíveis pelo usuário, bem como unidades de mesa que podem ser reconfiguradas, permitindo que o plugue de alimentação seja adaptado pelo OEM ou pelo usuário final para atender às exigências da configuração local. Esse projeto inovador está disponível para fontes em que um cabo de força discreto — permanente ou removível — não é uma opção desejável ou prática.

É um mundo unificado — ou talvez não

Apesar de uma tecnologia e economia global amplamente harmonizadas, existem dezenas de padrões de modelos de lâminas (informalmente chamadas de plugues e suas tomadas) em uso pelo mundo para a alimentação básica CA (Figura 1). Alguns são amplamente padronizados, como os plugues de duas e três lâminas na América do Norte, enquanto outros têm um alcance muito limitado.

Figura 1: aqui são mostrados alguns dos muitos modelos de lâminas plugue-e-tomada em uso ao redor do mundo. (Fonte da imagem: Gear Patrol)

As razões para essa diversidade de configuração das lâminas variam. Em alguns casos, foi o resultado da tentativa de um fornecedor local de energia ou fabricante de aparelhos de ter algum controle sobre as conexões, seja para consistência ou controle de mercado. Além disso, muitos dos primeiros sistemas de energia (fontes e rede associada) eram altamente regionalizados e atendiam apenas uma pequena área, não havendo, portanto, necessidade de uma uniformização.

Não é apenas a disposição das lâminas que importa, pois as dimensões das lâminas também são fatores. Em alguns casos, a diferença entre as configurações das lâminas é bastante pequena e quase invisível a olho nu. Por exemplo, o plugue norte-americano NEMA 5-15 e o plugue japonês JIS C 8303 parecem o mesmo, mas existem algumas diferenças críticas. Enquanto as larguras das lâminas são semelhantes, os comprimentos das lâminas são diferentes (Figura 2).

Figura 2: os plugues de três pinos padrão norte-americano NEMA 5-15 e japonês JIS C 8303 são muito semelhantes, mas há ligeiras diferenças dimensionais. (Fonte de imagem: Interpower Corp.)

Essa variedade representa um sério desafio para os fornecedores de sistemas alimentados por CA e suas conexões e adaptadores de energia. Para sistemas, a solução comum é enviar unidades com cabos de linha CA removíveis para conectar a uma tomada padrão internacional IEC 60320 C14 (Figura 3) — formalmente chamado de Módulo de Entrada de Energia ou PEM — no gabinete ou chassi, e então enviar o cabo apropriado com a unidade (ou o usuário final pode adquiri-lo localmente).

Figura 3: a tomada IEC 60320 C14 é amplamente utilizada no chassi e é conectada a um cabo com um plugue CA adequado em uma extremidade e um conector correspondente na extremidade do chassi. (Fonte de imagem: Interpower Corp.)

Para dispositivos como laptops e PCs, um cabo com o plugue IEC 60320 C5 e uma tomada IEC 60320 C6 correspondente montada no chassi do adaptador de energia CA também é uma opção (Figura 4). (Note que mesmo internacionalmente, ele é frequentemente chamado de conector "Mickey Mouse" devido à sua forma — com todo respeito!)

Figura 4: outro conector comum para cabos CA internacionais removíveis, como nos adaptadores de energia CA, é o plugue IEC 60320 C5 (esquerda) e a tomada correspondente IEC 60320 C6 (centro); devido à sua forma transversal, esse conector é frequentemente chamado de conector "Mickey Mouse" (direita). (Fontes das imagens: esquerda e centro, Digital Plug and Socket Museum; centro, Wikipedia)

Como alternativa, os usuários finais poderiam utilizar um adaptador removível desses kits onipresentes para "viajantes internacionais". No entanto, eles são geralmente de qualidade inferior, estranhos, volumosos e um inconveniente total para uso sério (Figura 5).

Figura 5: esses kits adaptadores universais podem ser úteis para viagens, mas são geralmente inadequados para a maioria das situações onde se precisa adaptar o tipo de lâmina dos plugues de energia. (Fonte da imagem: CNN)

Entretanto, nenhuma dessas soluções é uma opção viável ou atraente para pequenos adaptadores CA de baixa potência que se conectam diretamente à tomada CA (frequentemente chamados de adaptadores de montagem na parede). Portanto, precisamos de alguma inovação aqui.

Uma abordagem melhor: lâminas substituíveis

Em vez de tentar fornecer diferentes adaptadores CA/CC de montagem na parede para cada configuração de lâmina ou recorrer a adaptadores mais caros não montados na parede com cabos CA substituíveis pelo usuário, uma abordagem mais criativa é manter o adaptador e, em vez disso, oferecer lâminas facilmente substituíveis (Figura 6).

Figura 6: ao oferecer conjuntos de lâminas substituíveis pelo usuário, uma única unidade de potência montada na parede pode ser facilmente configurada para trabalhar com muitas tomadas CA em todo o mundo. (Fonte da imagem: GlobTek, Inc.)

Isso permite que os fornecedores lidem muito menos itens de linha distintos, pois eles só precisam fornecer as lâminas apropriadas — um acessório menor, mais leve e passivo — para uma determinada região. O uso de lâminas removíveis não compromete a integridade mecânica ou elétrica. Todas as unidades com lâminas removíveis atendem a todas as normas reguladoras mundiais e regionais relevantes para desempenho, segurança, eficiência e capacidades.

Além disso, estão disponíveis unidades que atendem às normas de Classe I ou Classe II. Nas fontes de alimentação Classe I, o usuário é protegido de níveis perigosos de tensão de entrada por pelo menos uma camada de isolamento básico e um chassi condutor aterrado. Todas as fontes de alimentação de Classe I devem ter o terra de segurança conectado a um chassi eletricamente condutor na fonte de alimentação.

Em contraste, as fontes de alimentação Classe II protegem o usuário de níveis perigosos de tensão de entrada com pelo menos uma camada de isolamento básico, mais uma camada de isolamento suplementar ou uma camada de isolamento reforçado. Devido a esse isolamento duplo ou reforçado, as fontes de alimentação IEC Classe II não precisam ter a conexão do condutor terra de segurança — o terceiro pino no conector.

Um exemplo é o WR9QD666KRPNG2309(R), um adaptador de 9 volts, 6 watts CA/CC para montagem externa na parede com várias lâminas de entrada; uma única lâmina é incluída com a unidade. Essa unidade de Classe I mede cerca de 65 × 42 × 31 milímetros (mm) e está equipada com um conector de plugue fêmea de 3,5 × 1,3 × 12,0 mm na extremidade de um cabo de saída padrão CC de 183 centímetros (cm) (outros conectores/comprimentos estão disponíveis como pedidos opcionais) (Figura 7).

Figura 7: o WR9QD666KRPNG2309(R) é um adaptador de montagem na parede Classe I que fornece 9 volts em até 6 watts em um invólucro pequeno e eficiente. (Fonte da imagem: GlobTek, Inc.)

Para aplicações Classe II, o adaptador CA/CC para montagem externa na parede WR9QE500CCPNAIMR6B fornece 12 volts em até 6 watts/0,5 amperes (A) (Figura 8). Como uma unidade Classe II, ele requer apenas duas lâminas no conector CA. O cabeamento de saída CC padrão é um cabo de 1200 mm de comprimento com um conector de plugue fêmea de 5,5 × 2,1 × 11 mm (Figura 8).

Figura 8: o adaptador CA/CC para montagem externa na parede WR9QE500CCPNAIMR6B é classificado como Classe II e, portanto, não precisa da terceira lâmina do terra. (Fonte da imagem: GlobTek, Inc.)

Para aplicações USB e de baixa potência Classe II, o adaptador WR9QA1200USBNMEDRVB fornece 5 volts em até 6 watts. Ao contrário dos adaptadores de parede com cabo de saída CC e conector, esse modelo apresenta um conector USB tipo "A" (Figura 9).

Figura 9: O adaptador WR9QA1200USBNMEDRVB de 5 volts/6 watts tem um conector USB tipo A em vez de um cabo e conector de saída CC. (Fonte da imagem: GlobTek, Inc.)

As lâminas substituíveis fazem a diferença

A GlobTek oferece uma ampla seleção de lâminas removíveis/substituíveis para lidar com os desafios de atender às configurações dos plugues CA ao redor do mundo (Figura 10).

Figura 10: uma olhada em algumas das lâminas oferecidas pela GlobTek mostra o desafio de fornecer uma fonte "universal" para alcançar compatibilidade mundial. (Fonte da imagem: GlobTek, Inc.)

Um olhar atento a duas lâminas amplamente utilizadas mostra a simplicidade do conjunto de lâminas removíveis. Os conjuntos R-NA-3 de Lâminas Substituíveis T3-NA e R-NA-2(R) de Lâminas Substituíveis T2-NA são para uso na América do Norte para aplicações de Classe I e Classe II, respectivamente (Figura 11).

Figura 11: os conjuntos de lâminas para a América do Norte incluem as versões Classe I (esquerda) e Classe II (direita). (Fonte da imagem: GlobTek, Inc.)

Instalar ou substituir um conjunto de lâminas é bastante fácil e não exige ferramentas. Para remoção, assumindo que já exista um conjunto de lâminas no lugar, um polegar ou dedo é usado para empurrar para baixo e segurar o fecho de travamento com mola comprimida. Então, enquanto segura o pino de travamento para baixo, o usuário puxa a lâmina CA para removê-la. O conjunto desejado de lâminas CA simplesmente desliza até se ouvir o clique.

Conclusão

Pode ser frustrante e desafiador para os fornecedores ou usuários finais atender as muitas configurações de lâminas de plugues CA em uso no mundo inteiro. Isso é especialmente verdadeiro para pequenos adaptadores CA/CC para montagem na parede que não possuem um cabo de linha removível. Fornecer um conjunto diversificado de lâminas para compatibilidade com vários locais é uma dor de cabeça contínua, complicada e cara. Para superar esse dilema, a GlobTek oferece uma ampla variedade de adaptadores de baixa potência para montagem na parede com conjuntos de lâminas substituíveis pelo usuário. As unidades atendem a todos os requisitos de segurança, desempenho e regulamentação ambiental aplicáveis e relevantes.