Résoudre le dilemme des alimentations murales au niveau mondial en utilisant des lames CA interchangeables

De nombreuses normes techniques sont désormais unifiées ou harmonisées à l'échelle mondiale dans de grandes régions du monde. Par exemple, les normes CEI et les normes UL associées définissent les exigences de sécurité requises pour les produits grand public. Des normes cohérentes similaires existent pour les dispositifs médicaux. Même les alimentations CA/CC de base, qui doivent répondre à de nombreuses normes de sécurité et de performances, sont suffisamment uniformisées pour qu'un seul modèle d'alimentation puisse être vendu dans le monde entier.

Il y a pourtant un domaine où un tel degré de correspondance n'existe pas et n'existera pas : la fiche et la prise CA physiques permettant de connecter les petits produits grand public et les unités médicales à l'alimentation/adaptateur CA/CC mural. Pour des raisons historiques, de nombreux pays (et parfois même des régions au sein d'un pays) ont leur propre disposition de fiches, appelées « lames » dans l'industrie.

Par conséquent, les fournisseurs de petits blocs d'alimentation muraux basse puissance (< 10 watts) doivent stocker et fournir des blocs d'alimentation qui sont par ailleurs identiques — à l'exception des lames. Cela complique la chaîne d'approvisionnement, augmente les coûts et accroît le risque d'indisponibilité. Une autre option consiste à utiliser des blocs d'alimentation de bureau avec des cordons d'alimentation remplaçables plutôt que des alimentations murales, mais cela augmente les coûts et les inconvénients.

Cet article examine une solution innovante à ce problème apparemment mineur mais frustrant. GlobTek, Inc. propose des alimentations CA/CC à montage mural avec des lames interchangeables, ainsi que des blocs d'alimentation de bureau qui peuvent être personnalisés, permettant à l'équipementier ou à l'utilisateur final d'adapter la fiche d'alimentation aux exigences de configuration locales. Cette conception innovante est disponible pour les alimentations dans lesquelles un cordon d'alimentation discret — permanent ou amovible — n'est pas une option souhaitable ou pratique.

Un monde unifié — ou peut-être pas

En dépit d'une économie et de technologies mondiales largement harmonisées, il existe des dizaines de dispositions de lames standard (souvent appelées de manière informelle « fiches » et leurs « prises ») utilisées dans le monde entier pour la ligne CA de base (Figure 1). Certaines sont largement normalisées, comme les fiches à deux et trois lames en Amérique du Nord, tandis que d'autres ont une portée très limitée.

Figure 1 : Illustration de quelques-unes des nombreuses prises utilisées dans le monde. (Source de l'image : Gear Patrol)

Les raisons de cette diversité de configuration de lames sont diverses. Dans certains cas, il s'agissait d'une tentative de la part d'un fournisseur d'électricité local ou d'un fabricant d'appareils d'exercer un certain contrôle sur les connexions, que ce soit dans un souci de cohérence ou de verrouillage du marché. En outre, de nombreux réseaux de distribution d'énergie (sources et réseau associé) étaient très localisés et ne desservaient qu'une petite région, de sorte qu'il n'y avait pas besoin d'uniformisation.

La disposition des lames n'est pas le seul facteur important, leurs dimensions entrent également en ligne de compte. Dans certains cas, la différence entre les configurations de lames est très faible et presque invisible à l'œil nu. Par exemple, la fiche nord-américaine NEMA 5-15 et la fiche japonaise JIS C 8303 se ressemblent, mais il existe des différences essentielles. Alors que la largeur des lames est similaire, leur longueur est différente (Figure 2).

Figure 2 : Les fiches à trois broches standard NEMA 5-15 en Amérique du Nord et JIS C 8303 au Japon sont très similaires, mais il existe de légères différences dimensionnelles. (Source de l'image : Interpower Corp.)

Cette diversité pose un sérieux défi aux fournisseurs de systèmes à alimentation CA, et de leurs adaptateurs et connexions électriques. Pour les systèmes, la solution classique consiste à fournir les unités avec des cordons CA amovibles s'adaptant à une prise C14 internationale CEI 60320 standard (Figure 3) — officiellement appelée module d'entrée d'alimentation ou PEM — sur le boîtier ou le châssis, puis à fournir le cordon approprié avec l'unité (ou l'utilisateur final peut l'acheter localement).

Figure 3 : La prise C14 CEI 60320 est largement utilisée sur les châssis et est associée à un cordon comportant une fiche CA appropriée à une extrémité et un connecteur correspondant côté châssis. (Source de l'image : Interpower Corp.)

Pour les appareils tels que les ordinateurs portables et les PC, il est également possible d'utiliser un cordon avec la fiche C5 CEI 60320 et la prise C6 CEI 60320 correspondante à montage sur châssis sur l'adaptateur d'alimentation CA (Figure 4). (Notez que même au niveau international, ce connecteur est souvent appelé « Mickey Mouse » en raison de sa forme, sans vouloir manquer de respect !)

Figure 4 : Un autre connecteur classique pour les cordons CA internationaux amovibles, tels que ceux sur les adaptateurs d'alimentation CA, est la fiche C5 CEI 60320 (à gauche) et la prise C6 CEI 60320 correspondante (au centre). En raison de sa forme transversale, ce connecteur est souvent appelé « Mickey Mouse » (à droite). (Sources des images : à gauche et au centre, Digital Plug and Socket Museum ; au centre, Wikipédia)

Alternativement, les utilisateurs finaux peuvent également utiliser un adaptateur amovible disponible dans l'un de ces kits omniprésents destinés aux « voyageurs internationaux ». Cependant, ils sont généralement de qualité moindre, peu pratiques, encombrants et gênants pour un usage important (Figure 5).

Figure 5 : Ces kits d'adaptateurs universels peuvent s'avérer utiles en voyage, mais ils sont généralement inadaptés à la plupart des situations. (Source de l'image : CNN)

Toutefois, aucune de ces solutions n'est viable ou intéressante pour les petits adaptateurs CA basse puissance qui se branchent directement dans la prise CA (adaptateurs muraux). Il est donc nécessaire d'innover dans ce domaine.

Une meilleure approche : des lames remplaçables

Au lieu d'essayer de fournir des adaptateurs CA/CC muraux différents pour chaque configuration de lame ou de recourir à des adaptateurs non muraux plus coûteux dotés de cordons CA remplaçables par l'utilisateur, une approche plus imaginative consiste à conserver l'adaptateur, mais à proposer des lames facilement remplaçables (Figure 6).

Figure 6 : En proposant des assemblages de lames interchangeables par l'utilisateur, une seule unité d'alimentation murale peut être facilement configurée pour fonctionner avec de nombreuses prises CA dans le monde entier. (Source de l'image : GlobTek, Inc.)

Cela permet aux fournisseurs d'avoir beaucoup moins d'articles distincts, puisqu'il leur suffit de fournir les lames appropriées — un accessoire passif plus compact et plus léger — pour une région donnée. L'utilisation de lames amovibles ne compromet pas l'intégrité mécanique ou électrique. Toutes les unités à lames amovibles sont conformes à toutes les normes réglementaires mondiales et régionales pertinentes en matière de performances, de sécurité, de rendement et de capacités.

En outre, des unités répondant aux normes de classe I ou de classe II sont disponibles. Dans les alimentations de classe I, l'utilisateur est protégé contre les tensions d'entrée dangereuses par au moins une couche d'isolant de base et un châssis conducteur mis à la terre. Toutes les alimentations de classe I doivent disposer d'une mise à la terre de sécurité reliée à un châssis électro-conducteur dans l'alimentation.

En revanche, les alimentations de classe II protègent l'utilisateur contre les tensions d'entrée dangereuses par au moins une couche d'isolant de base, plus une couche d'isolant supplémentaire ou une couche d'isolant renforcé. En raison de cette isolation double ou renforcée, les alimentations CEI de classe II ne sont pas tenues de disposer d'une connexion de mise à la terre de sécurité — la troisième broche sur le connecteur.

Un exemple est le WR9QD666KRPNG2309(R), un adaptateur CA/CC mural externe de 9 volts (V) et 6 watts (W) avec entrée multilame ; une seule lame est incluse avec l'unité. Cette unité de classe I mesure environ 65 millimètres (mm) × 42 mm × 31 mm et est équipée d'un connecteur cylindrique femelle de 3,5 mm × 1,3 mm × 12,0 mm à l'extrémité du câble de sortie CC standard de 183 centimètres (cm) (d'autres connecteurs/longueurs sont disponibles en option) (Figure 7).

Figure 7 : Le WR9QD666KRPNG2309(R) est un adaptateur mural de classe I qui délivre 9 V jusqu'à 6 W dans un boîtier compact et efficace. (Source de l'image : GlobTek, Inc.)

Pour les applications de classe II, l'adaptateur mural externe CA/CC WR9QE500CCPNAIMR6B fournit 12 V jusqu'à 6 W/0,5 ampère (A) (Figure 8). En tant qu'unité de classe II, il ne requiert que deux lames sur le connecteur CA. Le câblage de sortie CC standard est un câble de 1200 mm de long avec un connecteur cylindrique femelle de 5,5 mm × 2,1 mm × 11 mm (Figure 8).

Figure 8 : L'adaptateur CA/CC à montage mural externe WR9QE500CCPNAIMR6B est un dispositif de classe II et n'a donc pas besoin d'une troisième lame de mise à la terre. (Source de l'image : GlobTek, Inc.)

Pour les applications USB et basse puissance de classe II, l'adaptateur WR9QA1200USBNMEDRVB délivre 5 V jusqu'à 6 W. Contrairement aux adaptateurs muraux dotés d'un connecteur et d'un câble de sortie CC, ce modèle est équipé d'un jack USB type A (Figure 9).

Figure 9 : L'adaptateur WR9QA1200USBNMEDRVB de 5 V/6 W est doté d'un connecteur USB type A plutôt que d'un connecteur et un câble de sortie CC. (Source de l'image : GlobTek, Inc.)

Les lames interchangeables font la différence

GlobTek offre une vaste sélection de lames amovibles/remplaçables pour répondre à la complexité de prise en charge des configurations de fiches CA dans le monde entier (Figure 10).

Figure 10 : Un coup d'œil à certaines des lames proposées par GlobTek montre à quel point il est difficile de fournir une alimentation universelle pour atteindre la compatibilité à l'échelle mondiale. (Source de l'image : GlobTek, Inc.)

Un examen attentif de deux lames largement utilisées montre la simplicité de l'assemblage de lame amovible. Les assemblages R-NA-3 Changeable Blade T3-NA et R-NA-2(R) Changeable Blade T2-NA sont destinés à une utilisation en Amérique du Nord pour les applications de classe I et de classe II, respectivement (Figure 11).

Figure 11 : Les assemblages de lames pour l'Amérique du Nord incluent des versions de classe I (à gauche) et de classe II (à droite). (Source de l'image : GlobTek, Inc.)

L'installation ou le remplacement d'un assemblage de lame est assez simple et ne nécessite aucun outil. Pour le retrait, en supposant qu'une lame soit déjà en place, il suffit d'utiliser le pouce ou un doigt pour pousser et maintenir le loquet à ressort vers le bas. Ensuite, tout en maintenant la broche de verrouillage vers le bas, il faut tirer sur la lame CA pour la retirer. Il suffit ensuite d'insérer l'assemblage de lame CA souhaité jusqu'à ce qu'il s'enclenche.

Conclusion

Il peut être frustrant et difficile pour les fournisseurs ou les utilisateurs finaux de prendre en charge les nombreuses configurations de lames CA utilisées à travers le monde. Cela est particulièrement vrai pour les petits adaptateurs muraux CA/CC qui ne disposent pas de cordon d'alimentation amovible. Fournir un ensemble varié de lames pour assurer la compatibilité avec différents pays ou régions est un casse-tête permanent, compliqué et coûteux. Pour surmonter ce dilemme, GlobTek propose un vaste choix d'adaptateurs muraux basse puissance avec des assemblages de lames interchangeables par l'utilisateur. Les unités répondent à toutes les réglementations applicables et pertinentes en matière de sécurité, de performances et d'environnement.