Informationen zu den Sicherheitsstandards für intelligente Geräte

Welche IEC-Leistungsnormen sollten Sie bei der Entwicklung intelligenter Geräte kennen? In diesem Artikel werden die Klassifizierung von intelligenten Haushaltsgeräten und die Leistungsanforderungen für ihr Design aufgeschlüsselt.

Der Markt für Smart Devices wächst zweifelsohne weiter rasant, ebenso wie der Bereich Smart Appliances. Laut Statista wird der Umsatz im Marktsegment Smart Appliances in diesem Jahr voraussichtlich 38,4 Milliarden US-Dollar erreichen, wobei 262 Millionen Haushalte bis 2025 voraussichtlich Smart Appliances verwenden werden. Und die verfügbaren Arten von Smart Appliances haben sich um Mikrowellen, Kühlschränke und Thermostate erweitert , Öfen, Heißluftfritteusen, Eiswürfelbereiter und Schnellkochtöpfe.

Abbildung 1. (Links) Intelligenter Kühlschrank mit hochauflösendem Display. (Rechts) Intelligente Waschmaschine und Trockner mit WLAN-Konnektivität.

Der Einsatz von Smart Devices und IoT (Internet of Things) nimmt auch im ganzen Haus zu und reicht von intelligenten Türklingeln für die Haustür bis hin zu noch fortschrittlicheren intelligenten Thermostaten, die den Energieverbrauch optimieren können, und intelligenten Kühlschränken, die Sie warnen, wenn bestimmte Artikel leer sind langsam laufen.

Intelligente Haushaltsgeräte müssen anderen Standards entsprechen als andere intelligente Geräte, und die Einhaltung dieser Standards muss bereits in der Designphase beginnen. Insbesondere die Einhaltung der richtigen strombezogenen Standards ist im wachsenden Markt für intelligente Haushaltsgeräte erfolgskritisch.

Das Erkennen und Befolgen des geeigneten Standards so früh wie möglich in der Designphase kann die Entscheidungsfindung vereinfachen und die Markteinführungszeit verkürzen.

Smarte Haushaltsgeräte

Haushaltsgeräte sind nicht mehr so ​​einfach wie in der Vergangenheit, und sie nutzen schnell die Vorteile des IoT (Internet of Things) und intelligenter Systeme. Geräte können über grafische Displays und drahtlose Konnektivität verfügen, wodurch sie ITE-Anwendungen (Information Technology Equipment) sehr ähnlich sind, unterscheiden sich jedoch von intelligenten Geräten, die als ITE, ICT (Information and Communications Technology) und AV (Audio Video) klassifiziert werden.

Die Hauptunterschiede liegen darin, wie sie verwendet werden, wer die Benutzer sind, wo sie verwendet werden und wie Benutzer mit ihnen interagieren können. Zum Beispiel haben Smart-Fernseher, die als Smart Appliances klassifiziert werden und in den Wohn- und Schlafzimmern von Menschen weltweit zu finden sind, es viel einfacher gemacht, Live- und Streaming-Unterhaltung zu nutzen. Im Gegensatz zu Fernsehern der Vergangenheit sind Smart-TVs jedoch stark von Datenverbindungen abhängig.

Auf der anderen Seite sind intelligente Kühlschränke in der Küche zu finden, wo sie Entscheidungen auf der Grundlage künstlicher Intelligenz treffen und mit anderen Geräten und Apps kommunizieren können, um Aufgaben zu erfüllen, darunter das Senden von Warnungen an Benutzer, dass bestimmte Produkte zur Neige gehen oder Bestellungen im Namen von Benutzern aufgeben .

Intelligente Haushaltsgeräte können vom Benutzer programmiert werden und bieten eine gewisse Automatisierung (z. B. die Kaffeemaschine um 6 Uhr morgens einschalten oder den Thermostat auf eine höhere Temperatur stellen, wenn alle das Haus verlassen), aber auch Entscheidungen selbst treffen über künstliche Intelligenz (zB Thermostateinstellungen anpassen, um den Energieverbrauch zu minimieren). Diese Art der Nutzung kann mehr Interkonnektivität beinhalten als herkömmliche intelligente Geräte und umfasst mehrere Schnittstellen (d. h. Interaktion mit Benutzern, Interaktion mit anderen Geräten, Kommunikation mit Anwendungen). Und der Schlüssel zur Bestimmung des richtigen Ansatzes für das Design und die Stromversorgung solcher Geräte liegt in der Norm IEC 60335-1.

Sicherheitsstandards für Haushaltsgeräte

Die Sicherheitsnorm für Haushaltsgeräte (einschließlich Smart Home Appliances) ist IEC 60335-1, die in gewisser Weise IEC 60950 und IEC 62368-1 ähnelt. Um intelligente Haushaltsgeräte zu berücksichtigen, erkennt die Norm IEC 60335-1 jedoch an, dass moderne Haushaltsgeräte mit dem Internet verbunden sein können und wahrscheinlich über elektronische statt manueller Steuerungen verfügen.

Neuere Standards, darunter IEC 62368-1, konzentrieren sich auf Hazard-Based Safety Engineering (HBSE). Dies bedeutet, dass potenziell gefährliche Energiequellen und die Mechanismen identifiziert werden, die eine Energieübertragung ermöglichen könnten, und Maßnahmen ergriffen werden, um diese zu verhindern. Und es werden nicht nur Sicherheitsvorkehrungen getroffen, sondern ihre Wirksamkeit muss bewertet werden.

Harmonisierung von Standards

Die Harmonisierung von Standards für Haushaltsgeräte, einschließlich intelligenter Modelle, ist eine ziemliche Herausforderung. IEC 60335-1 wurde in Nordamerika als Grundlage für einen trinationalen Standard zwischen Mexiko (NMX-J-531/1-ANCE), den Vereinigten Staaten (UL 60335-1) und Kanada (CAN/ CSA-C22.2 Nr. 60335-1). Beachten Sie jedoch, dass die Vereinigten Staaten nicht alle der über 100 Teil-2-Normen von UL 60335 in Bezug auf bestimmte Produkte anerkennen. Im Gegensatz zu den Vereinigten Staaten erkennt die europäische Norm EN 60335-1 die meisten der Teil-2-Normen an.

Vergleich der IEC-Leistungsnormen:IEC 60950, IEC 62368 und IEC 60335

Es gibt einige Unterschiede zwischen IEC 60950, IEC 60335 und IEC 62368 im Zusammenhang mit Stromversorgungen, und es ist oft so, dass der beste Weg, sich mit einer neuen Norm vertraut zu machen, darin besteht, sie mit einer bestehenden Norm zu vergleichen. In den meisten Fällen ist IEC 60335 strenger als IEC 63268 und sein allgegenwärtiger Vorgänger IEC 60950. Im Folgenden wird IEC 60335 mit dem bekannten Benchmark-Standard 60950 für IT-Geräte verglichen, alles im Zusammenhang mit Netzteilen und externen Adaptern.

Aktuelle Leckageanforderungen

Ableitstrom berücksichtigen:Die Norm IEC 60335 begrenzt den Ableitstrom auf 0,75 mA für tragbare Geräte und 3,5 mA für stationäre Geräte.

IEC 60950 hat jedoch drei verschiedene Kategorien (handgehalten, beweglich und stationär), und der Ableitstrom für alle drei (einschließlich tragbarer Geräte) entspricht dem, was IEC 60335 für stationäre Geräte fordert:3,5 mA.

Creepage-Anforderungen

Kriechanforderungen für Arbeitsspannungen zwischen 250 VAC und 300 VAC mit verstärkter Isolierung sind wie folgt:IEC 60950 erfordert 6,4 mm, während IEC 60335 8,0 mm erfordert. Wenn man bedenkt, dass sich die Kriechstrecke, wie in Abbildung 2 gezeigt, auf den kürzesten Weg entlang der Isolationsoberfläche zwischen zwei leitfähigen Teilen bezieht, ist IEC 60335 strenger.

Abbildung 2. (Oben) Beispiel für den Sicherheitsabstand. (Unten) Beispiel für Kriechstrecken.

Für den Abstand (der Abstand zwischen zwei leitfähigen Teilen durch die Luft) unter den gleichen Arbeitsbedingungen erfordert jedoch IEC 60950 4,0 mm und IEC 60335 nur 3,5 mm.

Anforderungen an die Isolationsspannung

Ein weiteres Beispiel für Unterschiede liegt in der Isolationsspannung, die sich auf die maximale Spannung bezieht, die kurzzeitig zwischen Eingang und Ausgang oder Chassis eines Netzteils angelegt wird.

IEC 60950 definiert einen festen Wert für die Eingangs-Ausgangs-Isolation von 3 kV und eine maximale Ausgangs-Erde-Arbeitsspannung von 500 V. IEC 60335 hingegen definiert nur eine Eingangs-Ausgangs-Isolationsspannungsanforderung von 2,4 kV + (Arbeitsspannung x 2,4) ohne maximale Ausgangs-Erde-Arbeitsspannung.

Erfüllen der IEC 60335-1-Standards mit CUI-Netzteilen

Das richtige Netzteil zu finden, das den richtigen Standards entspricht, ist entscheidend für den Erfolg auf dem wachsenden (und hart umkämpften) Markt für intelligente Geräte. Es kann jedoch eine Herausforderung sein, durch den IEC 60335-1-Standard zu navigieren, um sicherzustellen, dass das Netzteil oder der Adapter vollständig konform ist.

Die Netzteile von CUI erfüllen die strengen Normen der IEC 60335-1. Die erste ist die in Abbildung 3 gezeigte PBO-3C/5C/10C-Serie (3-10W), bei der es sich um Open-Frame-AC/DC-Netzteile für die Leiterplattenmontage in einem ultrakompakten SIP-Gehäuse handelt. Sie eignen sich nicht nur für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, sondern sind auch wirtschaftliche Lösungen für Anwendungen mit geringem Leistungsbedarf.

Abbildung 3. (Links) PBO-3C, (Mitte) PBO-5C, (Rechts) PBO-10C.

Die nächste Produktlinie ist die Serie PSK-3D/5D/10D/15D/20D/25D (3-25W) gekapselter AC/DC-Netzteile für die Leiterplattenmontage mit kompaktem Design, einem Eingangsspannungsbereich zwischen 85 und 305 VAC und einen weiten Betriebstemperaturbereich.

Schließlich sind die Netzteile der VOF-100C/120C/180C/200C/225C/350C-Serie (100-350W) auch Open-Mount-AC-DC-Netzteile. Sie wurden entwickelt, um den Standby-Stromverbrauch und den Gesamtstromverbrauch zu reduzieren und sind nach IEC 62368, 60335 und 61558 zertifiziert.

Die Website von CUI bietet eine Vielzahl von Tools und Ressourcen, die benötigt werden, um IEC 60335-1-qualifizierte Netzteile zu finden. Es bietet auch Materialien wie Anwendungsnotizen, Videos und mehr.

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