De veiligheidsnormen voor slimme apparaten begrijpen

Met welke IEC-stroomnormen moet je bekend zijn bij het ontwerpen van slimme apparaten? Dit artikel geeft een overzicht van de classificatie van slimme huishoudelijke apparaten en de stroomvereisten voor hun ontwerp.

De markt van slimme apparaten blijft zonder twijfel snel groeien, net als de sector van slimme apparaten. Volgens Statista zal de omzet in het marktsegment voor slimme apparaten dit jaar naar verwachting $ 38,4 miljard bedragen, waarbij naar verwachting 262 miljoen huishoudens tegen 2025 slimme apparaten zullen gebruiken. En de soorten slimme apparaten die beschikbaar zijn, zijn uitgebreid met magnetrons, koelkasten, thermostaten , ovens, airfryers, ijsmakers en snelkookpannen.

Figuur 1. (Links) Slimme koelkast met hi-def display. (Rechts) Slimme wasmachine en droger met wifi-connectiviteit.

Het gebruik van slimme apparaten en IoT (Internet of Things) groeit ook door het hele huis, van slimme deurbellen voor de voordeur tot nog geavanceerdere slimme thermostaten die het energieverbruik kunnen optimaliseren en slimme koelkasten die u kunnen waarschuwen wanneer bepaalde items zijn laag lopen.

Slimme huishoudelijke apparaten moeten aan een andere set normen voldoen dan andere slimme apparaten en het voldoen aan die normen moet al tijdens de ontwerpfase beginnen. Met name naleving van de juiste stroomgerelateerde normen is van cruciaal belang voor succes in de groeiende markt voor slimme huishoudelijke apparaten.

Het zo vroeg mogelijk in de ontwerpfase identificeren en volgen van de juiste norm kan de besluitvorming vereenvoudigen en de time-to-market verkorten.

Slimme huishoudelijke apparaten

Huishoudelijke apparaten zijn niet zo eenvoudig als in het verleden, en ze maken snel gebruik van IoT-mogelijkheden (Internet of Things) en intelligente systemen. Apparaten kunnen grafische displays en draadloze connectiviteit hebben, waardoor ze erg lijken op ITE-toepassingen (Information Technology Equipment), maar ze verschillen wel van slimme apparaten die zijn geclassificeerd als ITE, ICT (Information and Communications Technology) en AV (Audio Video).

De belangrijkste verschillen liggen in hoe ze worden gebruikt, wie de gebruikers zijn, waar ze worden gebruikt en hoe gebruikers ermee kunnen omgaan. Slimme televisies die zijn geclassificeerd als slimme apparaten en die worden aangetroffen in de woonkamers en slaapkamers van mensen over de hele wereld, hebben het bijvoorbeeld veel gemakkelijker gemaakt om te profiteren van live- en streaming-entertainment. In tegenstelling tot televisies uit het verleden, zijn slimme televisies echter sterk afhankelijk van dataverbindingen.

Aan de andere kant zijn slimme koelkasten te vinden in de keuken, waar ze beslissingen kunnen nemen op basis van kunstmatige intelligentie en kunnen communiceren met andere apparaten en apps om taken uit te voeren, zoals het verzenden van waarschuwingen aan gebruikers dat bepaalde producten bijna op zijn of het plaatsen van bestellingen namens gebruikers .

Slimme huishoudelijke apparaten kunnen door de gebruiker worden geprogrammeerd en zorgen op een bepaald niveau voor automatisering (bijvoorbeeld zet het koffiezetapparaat om 6 uur 's ochtends aan of zet de thermostaat op een hogere temperatuur als iedereen het huis uit is), maar nemen ook zelf beslissingen via kunstmatige intelligentie (pas bijvoorbeeld de thermostaatinstellingen aan om het energieverbruik te minimaliseren). Dit type gebruik kan meer interconnectiviteit inhouden dan traditionele slimme apparaten en omvat meerdere interfaces (d.w.z. interactie met gebruikers, interactie met andere apparaten, communicatie met applicaties). En de sleutel tot het bepalen van de juiste benadering voor het ontwerpen en voeden van dergelijke apparaten ligt in de IEC 60335-1-norm.

Veiligheidsnormen voor huishoudelijke apparaten

De veiligheidsnorm voor huishoudelijke apparaten (inclusief slimme huishoudelijke apparaten) is IEC 60335-1, die in sommige opzichten vergelijkbaar is met IEC 60950 en IEC 62368-1. Om rekening te houden met slimme huishoudelijke apparaten, erkent de IEC 60335-1-standaard echter dat moderne huishoudelijke apparaten mogelijk met internet zijn verbonden en waarschijnlijk elektronische, in tegenstelling tot handmatige, bedieningselementen hebben.

Nieuwere normen, waaronder IEC 62368-1, zijn gericht op Hazard-Based Safety Engineering (HBSE). Dit betekent dat potentieel gevaarlijke energiebronnen en de mechanismen die energieoverdrachten mogelijk zouden kunnen maken, worden geïdentificeerd en maatregelen worden genomen om deze te voorkomen. En er worden niet alleen voorzorgsmaatregelen getroffen, maar hun doeltreffendheid moet worden geëvalueerd.

Harmonisatie van standaarden

Het harmoniseren van normen voor huishoudelijke apparaten, inclusief slimme modellen, is een hele uitdaging. IEC 60335-1 is in Noord-Amerika gebruikt als basis voor een tri-nationale norm tussen Mexico (NMX-J-531/1-ANCE), de Verenigde Staten (UL 60335-1) en Canada (CAN/ CSA-C22.2 nr. 60335-1). Houd er echter rekening mee dat de Verenigde Staten niet alle 100+ deel 2-normen van UL 60335 met betrekking tot specifieke producten erkennen. In tegenstelling tot de Verenigde Staten herkent de Europese norm EN 60335-1 de meeste van de deel 2-normen.

IEC-voedingsnormen vergelijken:IEC 60950, IEC 62368 en IEC 60335

Er zijn enkele verschillen tussen IEC 60950, IEC 60335 en IEC 62368 in de context van voedingen, en het is vaak waar dat de beste manier om vertrouwd te raken met een nieuwe norm is door deze te vergelijken met een bestaande norm. In de meeste gevallen is IEC 60335 strenger dan IEC 63268 en zijn alomtegenwoordige voorganger, IEC 60950. Het volgende vergelijkt IEC 60335 met de bekende benchmark 60950-standaard voor informatietechnologie-apparatuur, allemaal in de context van voedingen en externe adapters.

Huidige lekkagevereisten

Overweeg stroomlekkage:de IEC 60335-norm beperkt de lekstroom tot 0,75 mA voor draagbare apparaten en 3,5 mA voor stationaire apparaten.

IEC 60950 heeft echter drie verschillende categorieën (handbediend, verplaatsbaar en stationair) en de lekstroom voor alle drie deze (inclusief draagbaar) is hetzelfde als wat IEC 60335 vereist voor stationaire apparaten:3,5 mA.

Creepage-vereisten

Kruipvereisten voor werkspanningen tussen 250 VAC en 300 VAC met versterkte isolatie zijn als volgt:IEC 60950 vereist 6,4 mm, terwijl IEC 60335 8,0 mm vereist. Rekening houdend met het feit dat kruip, zoals weergegeven in afbeelding 2, verwijst naar het kortste pad langs het isolatieoppervlak tussen twee geleidende delen, is IEC 60335 strenger.

Figuur 2. (Boven) Voorbeeld van vrije afstand. (Onder) Voorbeeld van kruipafstand.

Voor speling (de afstand tussen twee geleidende delen door lucht) onder dezelfde werkomstandigheden vereist IEC 60950 echter 4,0 mm en IEC 60335 slechts 3,5 mm.

Vereisten voor isolatiespanning

Een ander voorbeeld van verschillen ligt in de isolatiespanning, die verwijst naar de maximale spanning die gedurende een korte periode wordt toegepast tussen de ingang en uitgang van een voeding of het chassis.

IEC 60950 definieert een vaste waarde voor ingang-naar-uitgang isolatie van 3 kV en een maximale uitgangs-naar-aarde werkspanning van 500 V. IEC 60335 daarentegen definieert alleen een ingangs-naar-uitgang isolatiespanningsvereiste van 2,4 kV + (werkspanning x 2,4) zonder maximale uitgangsspanning naar aarde.

Voldoet aan de IEC 60335-1-normen met CUI-voedingen

Het vinden van de juiste voeding die aan de juiste normen voldoet, is essentieel voor succes in de groeiende (en zeer competitieve) markt voor slimme apparaten. Het kan echter een uitdaging zijn om door de IEC 60335-1-standaard te navigeren om ervoor te zorgen dat de voeding of adapter volledig compatibel is.

De voedingen van CUI zijn ontworpen om te voldoen aan de strenge normen van IEC 60335-1. De eerste is de PBO-3C/5C/10C-serie (3-10W), weergegeven in afbeelding 3, dit zijn AC-DC-voedingen voor open frame-montage in een ultracompact SIP-pakket. Ze zijn niet alleen geschikt voor toepassingen met beperkte ruimte, maar het zijn ook economische oplossingen voor toepassingen met een laag stroomverbruik.

Figuur 3. (Links) PBO-3C, (Midden) PBO-5C, (Rechts) PBO-10C.

De volgende productlijn is de PSK-3D/5D/10D/15D/20D/25D-serie (3-25W) van ingekapselde, op een bord gemonteerde AC-DC-voedingen met een compact ontwerp, een ingangsspanningsbereik tussen 85 en 305 VAC, en een breed bedrijfstemperatuurbereik.

Ten slotte zijn de VOF-100C/120C/180C/200C/225C/350C-serie (100-350W) voedingen ook open-mount AC-DC-voedingen. Ze zijn ontworpen om het energieverbruik in stand-by en het algehele energieverbruik te verminderen en zijn gecertificeerd volgens IEC 62368, 60335 en 61558.

De website van CUI biedt een verscheidenheid aan tools en bronnen die nodig zijn om IEC 60335-1-gekwalificeerde voedingen te vinden. Het biedt ook materialen zoals toepassingsnotities, video's en meer.

Industrieartikelen zijn een vorm van inhoud waarmee branchepartners nuttig nieuws, berichten en technologie kunnen delen met lezers van All About Circuits op een manier waarop redactionele inhoud niet goed geschikt is. Alle brancheartikelen zijn onderworpen aan strikte redactionele richtlijnen met de bedoeling de lezers nuttig nieuws, technische expertise of verhalen te bieden. De standpunten en meningen in brancheartikelen zijn die van de partner en niet noodzakelijk die van All About Circuits of zijn schrijvers.