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Jul 11, 2023

Mettre l'accent sur la CEI 62368

–Par Todd Phillips, Global Market Manager, Electronic Business Unit, Littelfuse,

– Par Todd Phillips, directeur du marché mondial, unité commerciale électronique, Littelfuse, Inc. et Prasad Tawade, directeur du marketing stratégique, Littelfuse, Inc.

Le développement de la conception et la sécurité des utilisateurs sont essentiels dans la réglementation des produits et composants à base d'énergie et la Commission électrotechnique internationale (CEI) a ouvert la voie avec des normes pour la conception d'équipements de technologie de l'information et de produits audio/vidéo. Cependant, l'approche traditionnelle de surveillance de la sécurité des équipements, qui dépendait du produit et était basée sur les incidents, a conduit les normes précédentes, CEI 60950-1 (équipements des technologies de l'information et de la communication) et CEI 60065 (équipements audio et vidéo), à devenir au fil du temps plus réactif et moins flexible pour aborder les nouvelles technologies émergentes.

En tant que nouvelle réglementation, la CEI 62368-1, est devenue la norme par défaut unique le 20 décembre 2020, les concepteurs ne peuvent plus choisir de se conformer à la norme des technologies de l'information/de la communication ou à la norme des équipements audio/vidéo. Les frontières entre les technologies de l'information/de la communication et de l'audio/vidéo se sont estompées. Ainsi, la norme d'ingénierie de sécurité basée sur les risques CEI 62368-1 s'applique à un large éventail d'applications.

Se concentrant sur l'énergie au sein de l'équipement et les environnements prévus, la nouvelle norme est moins spécifique au produit. Cette approche, qui vise à encourager les fabricants à tenir compte des dangers connus dans la conception et l'utilisation prévue du produit, se veut pérenne. Son utilisation est applicable, peu importe pour des applications industrielles ou résidentielles.

La nouvelle norme a un champ d'application relativement large. Il comprend toutes les applications précédemment couvertes par différentes normes, ou pas couvertes du tout. Il concerne les équipements électroniques jusqu'à 600 volts, y compris les points de vente, les banques, les autres équipements de télécommunication et de bureau, les haut-parleurs, les caméras de surveillance, les appareils domestiques intelligents et les autres équipements audio/vidéo. Les appareils Internet des objets (IoT), les ordinateurs portables, les appareils mobiles, les systèmes de jeux et autres appareils électroniques alimentés par batterie sont également couverts par cette nouvelle norme.

La CEI 62368-1 est utilisée depuis quelques années. Cependant, les concepteurs pouvaient choisir de se conformer à la CEI 60950 ou à la CEI 60065 plutôt qu'à la CEI 62368-1. Tout dépend de l'application. Désormais, le créateur n'a plus le choix. L'approche basée sur les dangers dans la CEI 62368-1 a inclus le facteur de conception d'un dispositif et son utilisation pour déterminer les critères de test et d'évaluation. La norme définit également les composants de protection à envisager d'utiliser dans l'appareil. Comme les normes basées sur la puissance peuvent sembler avoir évolué de manière compliquée, cette nouvelle approche permet d'améliorer la sécurité et la flexibilité de conception.

Afin d'augmenter la fiabilité du produit, les composants de protection de ligne AC doivent être conformes aux tests spécifiques requis par la norme CEI 62368-1. L'étape de décision sur la catégorie de surtension est nécessaire pour déterminer les paramètres de certains des tests.

L'emplacement de l'appareil connecté au réseau électrique permet de définir la catégorie de surtension. Si la proximité de la grille est proche, la catégorie et le danger seront plus élevés. Nous pouvons, par exemple, considérer un compteur électrique à l'extérieur d'une maison relié par un fil de service à un transformateur comme catégorie de surtension IV. Une catégorie de surtension inférieure sera conseillée pour le panneau de disjoncteurs électriques à l'intérieur d'une maison. Y compris les PC, les routeurs, les ordinateurs portables, les tablettes et les alimentations connexes, les appareils personnels relèveront de la catégorie de surtension II.

Les ingénieurs peuvent utiliser la catégorie de surtension avec la tension de ligne pour déterminer la tension nominale de tenue. Ils peuvent connecter des adaptateurs d'alimentation à des prises de 120 V pour avoir une tension de tenue de 1 500 V. Les adaptateurs se connectant à des prises de 240 V auront une tension de tenue augmentée à 2 500 V. Cette note est une base importante pour la sélection des composants et les tests applicables. .

Alors que les anciennes normes n'avaient pas les tests liés aux varistances et aux tubes à décharge de gaz (GDT) pour la protection contre les surtensions, la nouvelle norme inclut ces tests clés. Exposées à des événements de surtension, les varistances peuvent s'user avec le temps. Finalement, ils deviennent eux-mêmes un danger. Désormais, des tests supplémentaires sont nécessaires car la CEI 62368-1 fait référence à une varistance comme source d'inflammation possible.

Un test de résistance appelé "test de surcharge de la varistance (la partie annexe G.8 de la norme) augmente progressivement la puissance dans la varistance. En utilisant une source CA, le test applique deux fois la tension nominale de l'équipement via une résistance à la varistance sous Jusqu'à ce que la varistance tombe en panne ou qu'un fusible, un disjoncteur thermique, un GDT ou d'autres composants ouvrent le circuit en toute sécurité, le test commence avec une résistance élevée et abaisse la résistance.

Le test de surtension temporaire est similaire ; cependant, il définit des valeurs de courant spécifiques et la durée du test. Les dommages ne peuvent pas être causés par la varistance dans les deux cas. En augmentant la valeur nominale de la varistance comme défini dans le tableau G.10 de la norme CEI 62368-1, les ingénieurs peuvent contourner les deux tests de surtension. Cependant, à condition qu'un ingénieur de conception dimensionne la varistance pour éviter le test, les composants en aval doivent être sélectionnés par l'ingénieur avec des valeurs nominales plus élevées, ce qui augmente le coût du produit. Le troisième test est le test d'isolation de base qui évalue la résistance électrique des équipements avec une mise à la terre non fiable, la plupart des prises non industrielles. Ce test n'est pas nécessaire si le sol répond aux critères définis d'un sol fiable.

Couramment utilisés dans les équipements informatiques, les adaptateurs d'alimentation universels acceptent une large gamme d'entrées de tension, par exemple, de 90 à 240 VCA. Avec un ensemble électronique commun, cette plage de tension permet au produit d'être utilisé dans le monde entier. Dictée par la CEI 62368-1, les exigences de sécurité exigent à la fois une protection contre les surintensités et les surtensions.

Pour éviter les dommages dus aux événements de surintensité et aux tests de panne que j'ai réussis, les ingénieurs doivent sélectionner le bon fusible et tenir compte des points suivants lors du choix du bon fusible :

L'utilisation de ces exigences identifie le meilleur fusible pour l'application. Pour citer un exemple, Littelfuse recommande son fusible de 3,15 A dans la série 215 en raison d'un pouvoir de coupure élevé de 1500 A à 250 VAC.

Il existe plusieurs technologies de protection contre les surtensions. Les varistances, les diodes TVS, les thyristors de protection et les GDT sont inclus dans la catégorie des composants de sécurité.

Les ingénieurs doivent d'abord déterminer si le sol est considéré comme fiable afin de trouver la meilleure solution pour l'application. Des connecteurs de terre non fiables se trouvent dans de nombreux endroits, par exemple, la maison, le bureau et les espaces commerciaux. Les prises murales avec un connecteur de terre desserré ou une borne de terre endommagée dans la fiche sont également des exemples. Les connecteurs de terre qui existent généralement dans les applications industrielles sont fiables. Dans un tel cas, la terre des applications industrielles est câblée ou l'équipement ne fonctionne pas sans une bonne connexion à la terre.

Pour les applications de mise à la terre non fiables, lors de l'utilisation de varistances en mode commun, de connexions entre la terre haute et la terre de protection, ou entre la terre neutre et la terre de protection, la norme CEI 62368-1 indique que vous devez envisager d'utiliser des varistances avec un GDT. Cependant, vous devez vous assurer qu'ils sont conformes à l'essai de surcharge de varistance de l'annexe G.8. Les varistances peuvent être utilisées en mode différentiel, haut à neutre. Dans ce cas, les varistances doivent répondre à tous les critères décrits dans l'annexe G.8.

Comment choisir la bonne varistance ? Les ingénieurs doivent noter que la tension minimale de fonctionnement continu doit être au moins 1,25 fois la tension nominale maximale de l'équipement. Le diamètre de la varistance sera déterminé en sélectionnant la valeur nominale de surtension requise de la varistance. Pour résister à la tension nécessaire à la conformité, un GDT doit également réussir le test de résistance électrique. La paire doit réussir les tests de surcharge et de surtension temporaire après avoir choisi un GDT et une varistance.

Pour citer l'exemple de l'adaptateur secteur universel, les connexions ligne à ligne et ligne à neutre peuvent être protégées des transitoires de tension et de la foudre par une varistance de 300 V à protection thermique qui répond aux exigences minimales de surtension. L'utilisation d'un GDT 3000 V combiné en série avec une varistance 300 V dans les connexions ligne-terre et neutre-terre est une bonne option.

La figure 4 révèle deux options recommandées pour la protection contre les surcharges et les surtensions des adaptateurs d'alimentation universels. Lorsque vous utilisez une connexion à la terre non fiable, vous devez utiliser un fusible et une varistance pour la protection en mode différentiel. Avec un produit connecté à une terre fiable, vous devez utiliser deux éléments - l'un est la combinaison série fusible-varistance pour la protection de ligne en mode différentiel ; un autre est une combinaison de deux varistances avec un GDT pour la protection en mode commun.

Y compris les varistances des séries TMOV et UltraMOV ainsi que les GDT de la série CG3, les composants répertoriés sous les schémas sont recommandés par Littelfuse.

Résistant à une impulsion de 6 kA et à une énergie d'impulsion de 250 J, la série TMOV TMOV14RP300E est une varistance à disque de 14 mm de diamètre à protection thermique conçue pour 300 VCA. La série UltaMov V10E300P a un disque de 10 mm de diamètre et absorbe une impulsion de courant de crête de 3,5 kA. Nous l'avons recommandé pour la protection en mode commun avec un GDT.

Littelfuse recommande l'utilisation du CG3 3.3, qui est accompagné de la varistance V10E300P dans les connexions en mode commun. La tension de claquage élevée est associée à un courant de pointe nominal de 10 kA par les éclateurs à gaz de la série CG3.

Pour de nombreuses applications électroniques, il s'agit de la solution de protection contre les surtensions la plus courante. Dans le même temps, les concepteurs peuvent également envisager d'autres solutions. Lors de la comparaison des technologies, les ingénieurs doivent prendre en compte divers éléments des composants :

Partant du principe que les ingénieurs doivent tenir compte des dangers connus et des environnements d'utilisation lors de la conception d'un produit, la CEI 62369-1 introduit une nouvelle façon d'aborder les tests de produits électroniques. Cette approche basée sur les risques vise à suivre le rythme des avancées technologiques. Dans le même temps, les concepteurs de produits bénéficient d'une plus grande flexibilité dans le cadre.

Les produits et composants certifiés CEI 62369-1 étant garantis par les fabricants, une approche utilisant de nouvelles méthodes de conception et de construction innovantes peut être adoptée. Les concepteurs peuvent trouver les bonnes solutions pour des produits sûrs et efficaces en s'associant avec des fabricants tels que Littelfuse ou un distributeur expérimenté avec la nouvelle norme.

Si vous souhaitez en savoir plus, téléchargez le Guide de sélection des produits de protection des circuits, gracieuseté de Littelfuse, Inc.

Les références