^{Par Dean Huumala, Richard Chung}

^{Contribution de AnenPower}

^2019-03-06

^{La modulation de largeur d'impulsion (PWM) flyback hors ligne avec MOSFET intégrés fait partie intégrante de la conception d'un système d'alimentation.Les dispositifs semi-conducteurs ne répondront pas aux exigences de conception à moins que tous les autres éléments qui complètent le système ne fassent également leur travail.Letransformateurest un élément important qui est souvent considéré comme le problème de quelqu'un d'autre.Cela peut être vrai dans les entreprises qui peuvent se permettre d'engager un spécialiste magnétique dédié, mais ce poste n'existe généralement pas et le travail relève simplement de la responsabilité d'un autre ingénieur.La conception du bon transformateur nécessite une prise en compte dans ces six domaines :}

• ^{Les normes de sécurité}

• ^{Exigences de conception}

• ^{Sélection du CI}

• ^{Comment le réaliser pour la fabricabilité et permettre une flexibilité au fabricant}

• ^{Comment vérifier s'ils ont un bon design}

• ^{Assurer un bon équilibre taille-coût-performance}

^{Cet article résume les six principales normes de sécurité et les pistes pour faciliter la conception de l'alimentation électrique et du transformateur.}

^{Lors de la conception d'une alimentation flyback hors ligne, l'intégration du circuit intégré avec les autres composants peut s'avérer fastidieuse.Intégrer correctement le transformateur ne se limite pas à trouver le rapport de transformation correspondant aux entrées et sorties de l'application.De nombreux clients pourraient penser : « Je pensais qu'un transformateur Flyback transférait simplement de l'énergie à travers une barrière d'isolation de sécurité.Je suppose qu’il y a plus à comprendre.Ne pas connaître les normes de sécurité signifie généralement plus d'itérations que nécessaire lorsque l'on travaille avec un fabricant de transformateurs.Ne pas connaître les normes de sécurité peut entraîner des surprises indésirables de non-conformité dans les laboratoires de qualification et renvoyer un produit en phase de conception plutôt que de qualification avant la production de masse.}

^{Comprendre les exigences qui régissent la conception et la fabrication des transformateurs réduira les cycles de conception des produits finis utilisant des pièces Fairchild dansWebDesigner Alimentation(PSW).Connaître les normes de sécurité requises lors de la définition du produit ou de la conception garantira des itérations et des coûts de conception inutiles.Vous trouverez ci-dessous les normes les plus couramment utilisées dans l'industrie pour définir les exigences de sécurité des transformateurs hors ligne.Avoir une entreprise qui connaît très bien ces normes et qui sait généralement à quelle norme une conception tente de répondre ainsi que le type d'isolation est suffisant pour obtenir les pièces requises du premier coup.}

^{La norme de sécurité des transformateurs à utiliser n'est pas toujours aussi claire pour le concepteur d'électronique.Généralement, les normes à respecter pour un produit dépendent du type d’équipement à concevoir et des marchés ciblés par l’équipement.Les ingénieurs en marketing produit et en sécurité au sein d’une entreprise sont les mieux équipés pour choisir les normes à appliquer.}

^{Afin de faciliter la recherche, un certain nombre de normes les plus courantes auxquelles font référence les fabricants de produits électroniques et qui s'appliquent à leurs équipements sont répertoriées ci-dessous.Cette liste est une tentative de prendre la portée et une brève description de ces normes à partir des normes elles-mêmes.Bien que les descriptions soient tirées directement des normes, elles ont été paraphrasées pour des raisons de lisibilité et ne remplacent en aucun cas la norme elle-même.L’avantage ici est de compiler les domaines d’application des normes les plus typiques utilisées dans un seul document afin d’identifier facilement quelle norme pourrait s’appliquer.À partir de là, la norme peut être achetée pour un examen plus approfondi.}

^Normes

^{EN 50470-1Équipement de mesure de l'électricité ACCette norme fournit les exigences générales pour les équipements de comptage de classe A, B et C.Le domaine d'application de la présente norme européenne s'applique aux compteurs de wattheures nouvellement fabriqués destinés à un usage résidentiel, commercial et industriel léger, pour une utilisation dans les réseaux électriques 50 Hz.}

^{La norme s'applique aux compteurs d'énergie électromécaniques ou statiques pour les applications intérieures et extérieures.Cette norme s'applique également à la partie de mesure de l'énergie active et non à d'autres éléments fonctionnels, tels que les indicateurs de demande maximale, les registres électroniques de tarifs, les minuteries, les récepteurs de commande centralisée, les interfaces de communication de données, etc., qui sont enfermés dans le boîtier du compteur.}

^{EN 60935Inducteurs fixes pour la suppression des interférences électromagnétiquesLa présente Norme internationale s'applique aux inductances conçues pour la suppression des interférences électromagnétiques destinées à être utilisées avec des équipements et des machines électroniques ou électriques et est limitée aux inductances pour lesquelles des essais de sécurité sont appropriés.Les inductances entrant dans le champ d'application de cette norme peuvent également être utilisées pour protéger contre le bruit électrique et les transitoires de tension ou de courant provenant soit de l'alimentation, soit d'autres parties de l'appareil.}

^{EN 61347-2-13Appareillage de commande de lampe à module LED pour applications AC et DCCette norme s'applique aux modules de commande LED conçus pour fournir une tension ou un courant constant à des tensions SELV ou équivalentes SELV ou supérieures.Tels que définis, les modules de commande des lampes sont un ou plusieurs composants entre l'alimentation et les lampes qui peuvent servir à transformer la tension d'alimentation, à limiter le courant des lampes à la valeur requise, à fournir la tension de démarrage et le courant de préchauffage, à empêcher le démarrage à froid, à corriger la puissance. facteur ou réduire la fréquence radio.}

^{Comme défini dans la norme, les modules de commande de lampe doivent être conçus et construits de telle sorte qu'en utilisation normale, ils fonctionnent sans danger pour l'utilisateur ou l'environnement.Lorsque les boîtiers de luminaires pour la protection contre les chocs électriques ne sont pas utilisés, ils doivent être suffisamment protégés contre tout contact accidentel avec des pièces sous tension.}

^{CEI 60335-1Sécurité des appareils électroménagers et assimilésLa présente Norme internationale traite de la sécurité des appareils électriques à usage domestique et analogue dont la tension assignée n'est pas supérieure à 250 V pour les appareils monophasés et à 480 V pour les autres appareils.}

^{Cette norme s'applique également aux appareils fonctionnant sur batterie et aux autres appareils alimentés en courant continu.D'autres appareils non destinés à un usage domestique normal mais qui peuvent néanmoins être source de danger pour le public, tels que les appareils utilisés par les profanes dans les magasins, dans l'industrie légère et dans les exploitations agricoles, entrent dans le champ d'application de la présente norme.Des exemples de tels appareils sont les équipements de restauration, les appareils de nettoyage à usage commercial et les appareils pour coiffeurs.}

^{De plus, cette norme traite des dangers courants présentés par les appareils rencontrés dans et autour de la maison, mais ne prend pas en compte les enfants et les personnes souffrant d'un handicap physique, sensoriel ou mental ;ou un manque d'expérience et de connaissances qui les empêche d'utiliser l'appareil en toute sécurité sans surveillance ni instruction ;comme des enfants qui jouent avec l'appareil.}

^{L'attention est attirée sur le fait que pour les appareils destinés à être utilisés dans des véhicules ou à bord de navires ou d'avions, des exigences supplémentaires peuvent être nécessaires ;dans de nombreux pays, des exigences supplémentaires sont spécifiées par les autorités sanitaires nationales, les autorités nationales responsables de la protection du travail, les autorités nationales de l'approvisionnement en eau et les autorités similaires.}

^{Cette norme ne s'applique pas :}

• ^{Appareils destinés exclusivement à des fins industrielles}

• ^{Appareils destinés à être utilisés dans des endroits où règnent des conditions particulières, telles que la présence d'une atmosphère corrosive ou explosive (poussière, vapeur ou gaz)}

• ^{Appareils audio, vidéo et électroniques similaires (IEC 60065)}

• ^{Appareils à usage médical (IEC 60601)}

• ^{Outils électriques portatifs à moteur (IEC 60745)}

• ^{Ordinateurs personnels et équipements similaires (IEC 60950-1)}

• ^{Outils électriques à moteur transportables (IEC 61029)}

^{CEI/EN/UL 60601-1Appareils électromédicauxCette norme s'applique aux équipements médicaux qui doivent disposer de deux moyens de protection pour assurer une SÉCURITÉ DE BASE aux opérateurs et aux patients.Ceci est généralement réalisé en fournissant une isolation de base (un moyen de protection) et en connectant les parties/circuits conducteurs accessibles à la terre ou en fournissant une isolation double ou renforcée (deux moyens de protection).}

^{CEI 61558-2-16Sécurité des blocs d'alimentation à découpage et transformateurs pour blocs d'alimentation à découpageCette norme s'applique spécifiquement à la sécurité des transformateurs, des réacteurs, des blocs d'alimentation et des produits similaires pour des tensions d'alimentation jusqu'à 1 100 V et comprend également des exigences et des essais particuliers pour les blocs d'alimentation à découpage et les transformateurs pour blocs d'alimentation à découpage.}

^{Il définit que les transformateurs doivent être fermés et dotés d'une protection adéquate contre tout contact avec des pièces sous tension dangereuses.Les pièces sous tension ne sont pas des pièces sous tension dangereuses si elles sont séparées de l'alimentation par une isolation double ou renforcée et si la tension ne dépasse pas 35 V CA en crête ou 60 V CC sans ondulation ;ou le courant de contact ne dépasse pas 0,7 mAAC ou 2,0 mADC.}

^{Les transformateurs de classe I doivent être séparés de l'accès aux pièces sous tension dangereuses par au moins une isolation de base.}

^{Les transformateurs de classe II doivent être séparés de l'accès aux pièces sous tension dangereuses par une isolation double ou renforcée.}

^{CEI 60950-1Sécurité des équipements informatiquesCette norme s'applique aux équipements informatiques alimentés par courant alternatif ou par batterie, y compris les équipements de télécommunications, les équipements électriques professionnels et les équipements associés, avec une TENSION NOMINALE ne dépassant pas 600 V. D'autres normes aux États-Unis et en Europe font référence à la CEI60950-1 car elle est une norme harmonisée avec les Underwriters Laboratories.}

^{Tel que défini dans la norme, il s'applique également à ces équipements informatiques :}

• ^{Conçu pour être utilisé comme équipement terminal de télécommunication et équipement d'infrastructure de RÉSEAU DE TÉLÉCOMMUNICATION, quelle que soit la source d'alimentation ;}

• ^{Conçu et destiné à être connecté directement à, ou utilisé comme équipement d'infrastructure dans un SYSTÈME DE DISTRIBUTION PAR CÂBLE, quelle que soit la source d'alimentation ;}

• ^{Conçu pour utiliser l'ALIMENTATION RÉSEAU AC comme support de transmission de communication (voir la note 4 de l'article 6 et la note 3 de l'article 7).}

^{En particulier, la norme spécifie des exigences destinées à réduire les risques d'incendie, de choc électrique ou de blessure pour l'opérateur et le profane qui peuvent entrer en contact avec l'équipement et, lorsque cela est spécifiquement indiqué, pour le personnel d'entretien.La norme vise également à réduire ces risques à l'égard des équipements installés, qu'il s'agisse d'un système d'unités interconnectées ou d'unités indépendantes, sous réserve de l'installation, de l'exploitation et de l'entretien de l'équipement de la manière prescrite par le fabricant.}

^{Des exemples d'équipements répertoriés dans cette norme qui entrent dans le champ d'application sont :}

^{UL1310Norme pour les unités de puissance de classe 2Cette norme s’applique aux alimentations et chargeurs de batterie de classe 2 à usage intérieur et extérieur.Ces alimentations utilisent un transformateur d'isolement et peuvent incorporer des composants pour fournir une sortie en courant alternatif ou continu.Chaque sortie fournit des niveaux de puissance de classe 2 selon le Code national de l'électricité, ANSI/NFPA 70. La tension de sortie maximale ne doit pas dépasser 42,4 V en crête pour le courant alternatif ou 60 V pour le courant continu continu.Ces produits sont principalement destinés à alimenter des appareils électriques basse tension.Le niveau de puissance de ces produits ne doit pas dépasser 660 W dans toutes les conditions de charge possibles.}

^{Les produits couverts par cette norme en partie seulement ou pas du tout incluent, sans nécessairement s'y limiter, ceux répertoriés ci-dessous.}

• ^{Chargeurs de batterie pour démarreurs utilisés pour démarrer les moteurs.Ces types sont couverts par la norme UL1236 relative aux chargeurs de batterie pour le chargement des batteries de démarrage de moteur.}

• ^{Bien que ces exigences couvrent les produits de classe 2, tels que définis dans cette norme, destinés à être utilisés avec des jouets, les produits jouets doivent également être conformes à la norme pour les jouets, UL697.}

• ^{Ces exigences ne couvrent pas les chargeurs de batterie destinés à charger les batteries utilisées dans les fauteuils roulants ou les aides à la mobilité similaires qui sont couvertes par la norme pour les unités de puissance autres que la classe 2, UL1012.}

• ^{Les produits sans redresseur peuvent être couverts par la norme pour les transformateurs basse tension – Partie 1 : Exigences générales, UL 5085-1, et la norme pour les transformateurs basse tension – Partie 3 : Transformateurs de classe 2 et classe 3, UL5085-3.}

• ^{Produits alimentés uniquement par une source CC qui sont couverts par la norme relative aux convertisseurs/onduleurs de puissance et aux systèmes de convertisseurs/onduleurs de puissance pour véhicules terrestres et bateaux marins, UL 458, ou par d'autres exigences appropriées à l'application prévue.}

• ^{Les produits destinés à fournir un éclairage paysager basse tension sont couverts par la norme pour les systèmes d'éclairage paysager basse tension, UL 1838.}

^{Types d'isolationEn plus de définir la norme de sécurité que l'application utilisera, la méthode de mise à la terre de l'application ainsi que le niveau d'isolation du boîtier d'alimentation doivent être déterminés.Les types d'isolation typiques définis dans les normes comprennent, sans s'y limiter, ceux répertoriés ci-dessous.}

• ^{Fonctionnel : Assure le fonctionnement de l'appareil uniquement et aucun niveau de protection}

• ^{Basique : fournit une seule couche de protection et une seconde est généralement requise ailleurs}

• ^{Renforcé : le plus courant pour le hors ligne et répond au besoin de deux couches de protection}

^{Même si toutes les normes ne définissent pas un niveau d'isolation, ce n'est pas le cas de la norme UL1310, toutes les normes doivent respecter une certaine tension de tenue diélectrique.Bien que la tension de tenue diélectrique soit suffisante pour les conceptions d'isolation fonctionnelle, elle n'est pas suffisante pour les conceptions de base ou renforcées - d'autres considérations de conception de transformateur doivent être prises en compte.}

^{La tension de fonctionnement est utilisée pour définir la manière dont le transformateur doit être construit pour répondre aux normes.Il s'agit généralement de la tension d'entrée sur l'alimentation pour une alimentation hors ligne.D'autres alimentations, telles que les applications d'équilibrage de cellules, peuvent avoir des tensions (de cellules) élevées qui incluent l'entrée.Cela affectera la tension de fonctionnement pour des raisons de sécurité.}

^{Déterminer la norme à respecter et le type d’isolation représente la moitié de ce qui est nécessaire pour une conception conforme.L’autre moitié concerne la conception du matériel et notamment du transformateur d’isolement aux normes.C'est ici queAnenPowerL'expérience de dans l'industrie est d'une grande valeur.Si la norme est celle répertoriée dans cet écrit, Wurth Electronics Midcom conçoit déjà selon la norme depuis des années et comprend exactement comment concevoir et construire des composants magnétiques conformes.}

^{S’il s’avère finalement qu’une norme différente est applicable,AnenPowerpeut encore aider.Le personnel compétent composé d'ingénieurs de conception et de sécurité de l'entreprise sera certainement en mesure de déterminer comment la norme s'applique aux éléments magnétiques de la barrière d'isolation, même s'ils n'ont pas travaillé avec cette norme particulière dans le passé.Quoi qu'il en soit, contacter AnenPower pour tout besoin en matière magnétique lorsque des produits isolés sont nécessaires est un bon point de départ.}