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Die Grundlagen des normativen Umfelds für Stromversorgungen

29. September 2020 von Andrew Johnson – Lesezeit: 7 Minuten

Die Grundlagen des normativen Umfelds für Stromversorgungen

Designtechnikteams müssen bei der Auswahl von Stromversorgungen für ihre Systeme mehrere Klassen von regulatorischen Fragen berücksichtigen. Zu den drei Hauptkategorien der Auflagen gehören:

  1. Sicherheitsstandards
  2. EMI/EMV-Standards
  3. Effizienzstandards

Diese Kategorien von Bestimmungen können in den spezifischen Märkten, in denen das Endsystem verkauft wird, freiwillig oder obligatorisch sein. Um beide Arten von Standards zu erfüllen, ist eine Stromversorgung erforderlich, die nicht nur diesen Anforderungen entspricht, sondern auch mit einem unterschiedlichen Umfang an unterstützender Dokumentation ausgestattet ist.

Sicherheitsstandards

Die IEC (International Electrotechnical Commission) ist eine Organisation, die Sicherheitsstandards für elektronische Produkte erstellt und veröffentlicht. Diese Standards werden in der Regel auf internationalen Märkten akzeptiert oder gegebenenfalls geändert oder angenommen. Beispielsweise ist IEC 62368-1 ein Standard für Audio- und Video- (AV) und Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT), der im Laufe dieses Jahres in Kraft treten soll. Dieser Standard wird auf der ganzen Welt in unterschiedlichem Maße angenommen, modifiziert und durchgesetzt; UL 62368-1 ist der Standard in den Vereinigten Staaten und EN 62368-1 ist der Standard in der Europäischen Union. Zusätzlich zu den lokalen Variationen haben Sicherheitsstandards oft mehrere Auflagen und Iterationen.

Diagramm zeigt IEC-Sicherheitsstandards, die von Ländern/Regionen übernommen werden

Für OEMs ist das Wissen um den Sicherheitsstandard, den ihr System erfüllen muss, der erste Schritt bei der Auswahl eines Netzteils. Die unten aufgeführten Informationen enthalten Beispiele für einige der wichtigsten Sicherheitsstandards, die für Stromversorgungen relevant sind.

Miniaturbild Kategorie externe AC/DC-Netzteile

IEC 60601-1


Medizinische und zahnmedizinische Ausrüstung

Miniaturbild Kategorie interne AC/DC-Netzteile

IEC 62368-1


Informationskommunikationstechnologie und audiovisuelle Produkte

Miniaturbild Kategorie DC/DC-Wandler

IEC 60335-1


Elektrische Haushaltsgeräte

Miniaturbild Netzfilter-Kategorie

IEC 61558-1


Transformatoren, Drosseln und Stromversorgungseinheiten

Der nächste Schritt besteht darin, zu verstehen, in welchen Ländern das Endsystem verkauft werden soll, und sicherzustellen, dass die Stromversorgung die spezifischen regulatorischen Abweichungen für dieses Land abdeckt. Staatlich anerkannte Prüflaboratorien bescheinigen die Einhaltung der örtlichen Bestimmungen. Zu einigen der bekannteren Prüf- und Zertifizierungsorganisationen gehören UL und TÜV. Die Dokumentation der Prüfeinrichtung zu einem Produkt kann einen CB-Bericht und ein CB-Konformitätszertifikat umfassen. Ein CB-Bericht ist ein umfassendes Dokument, das die Ergebnisse der Tests zu einem bestimmten IEC-Code beschreibt und auch spezifische nationale Abweichungen enthalten kann. Während das Verstehen der staatlichen Prüfung und Zertifizierung oft eine mühsame Aufgabe ist, können viele Anbieter von Stromversorgungen Hilfestellung geben, was eine kostengünstigere und schnellere endgültige Systemzulassung ermöglicht.

Weitere Informationen finden Sie in unserer technischen Dokumentation Stromversorgungs-Sicherheitsstandards, Behörden und Kennzeichen.

EMI/EMV-Standards

EMI (elektromagnetische Störungen) und EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) sind Konzepte, die sich darauf beziehen, auf welche Weise elektronische Produkte als Sender oder Empfänger unbeabsichtigter elektronischer Signale zwischen elektronischen Produkten fungieren. EMI/EMV-Anforderungen können etwas weniger verwirrend sein als die zuvor besprochenen Sicherheitsstandards und werden oft von den lokalen Regierungen der einzelnen Länder geregelt. Für die USA ist dies die FCC (Federal Communication Commission) und für die EU ist dies durch die Richtlinie zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) 2014/30/EU abgedeckt. Länder außerhalb der USA und der EU haben ähnliche Anforderungen, sind aber in der Regel entweder an die FCC- oder die EU-EMV-Richtlinie angeglichen.

Leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen

Einige gebräuchliche EMI- und EMV-Standards sind:

  • CISPR 22: Einrichtungen der Informationstechnik – Grenzen der Funkstörungscharakteristik
  • CISPR 24: Einrichtungen der Informationstechnik – Grenzen der Störfestigkeitscharakteristik
  • IEC 61000 Serie von EMI- und EMV-Spezifikationen
  • EN 55022: Europäische Grenzwerte der Funkstöreigenschaften von IT-Geräten
  • EN 55024: Europäische Immunitätsanforderungen für IT-Geräte
  • FCC-Teil 15: US-Bestimmungen für Hochfrequenzemissionen und Störfestigkeit

Es ist wichtig, die Stromversorgung mit dem Endsystem zu testen, um sicherzustellen, dass die Interaktion zwischen allen Komponenten den abschließenden Test besteht. Die EMI- und EMV-Tests werden häufig in externen Einrichtungen durchgeführt, weshalb Zeitplan und Budget für diese Tätigkeit geplant werden sollten.

Weitere Informationen finden Sie unter Worin besteht der Unterschied zwischen EMI und EMV bei Netzteilen?

Effizienzstandards

Ein weiterer Gesichtspunkt ist die Effizienz, die auch bei der Wahl der Stromversorgung wichtig ist. Design- und Marketing-Teams sind oft besorgt über die Energieumwandlungseffizienz von Stromversorgungen. Zu den Effizienzbelangen gehören die für den Betrieb des Produkts erforderliche Eingangsleistung und die Wärmemenge, die aufgrund der Ineffizienz der Energieumwandlung abgeführt werden muss, sowie die Leerlaufleistung oder die Leistungsmenge, die das Produkt verbraucht, wenn es nicht in Betrieb ist. Für externe Stromversorgungen, die auch als externe Adapter bezeichnet werden, gelten oft Bestimmungen.

Die California Energy Commission (CEC) führte 2004 die ersten verbindlichen Effizienzstandards für externe Stromversorgungen ein. Seitdem hat es in den Vereinigten Staaten verschiedene Iterationen gegeben, die zunächst von Energy Star umgesetzt und später an das Energieministerium (Department of Energy, DOE) übergeben wurden, woraus das International Efficiency Marking Protocol (IEMP) entstand. Das IEMP legt römische Zahlen für externe Stromversorgungen fest, die deren Wirkungsgrad kennzeichnen. Viele Länder und Regionen haben inzwischen verbindliche und freiwillige Standards für externe Adapter eingeführt.

Beispiel für römische Ziffern der Stufe VI auf dem Etikett des Netzteils
Beispiel für das internationale Protokoll zur Effizienzkennzeichnung (International Efficiency Marking Protocol) auf einem Netzteiletikett

Die USA befinden sich derzeit auf Stufe VI, was eine verbindliche Bestimmung des Energieministeriums (Department of Energy, DOE) ist. Kanada hat sich mit den Leistungsanforderungen der Stufe VI der USA harmonisiert. Die EU ist vor Kurzem zu einer Kommissionsverordnung (EU) 2019/1782 oder einem Ökodesign 2019/1782 übergegangen, die/das im Allgemeinen mit Stufe VI harmonisiert ist, jedoch zusätzliche Dokumentation und Berichterstattung erfordert. Während andere Länder ihre Effizienzstandards ebenfalls überprüfen und verbessern, lässt sich die Einhaltung am einfachsten durch die Zusammenarbeit mit einem Stromversorgungshersteller sicherstellen, der die neuesten Vorschriften und Anforderungen überwacht. Die Mehrzahl der CUI-Adapter entspricht der DOE-Stufe VI, Ökodesign 2019/1782 und CoC-Stufe 2 (die vorgeschlagene nächste Entwicklung strengerer Effizienzbestimmungen).

Bei internen oder eingebetteten Versorgungen ist die Energieumwandlungseffizienz ebenfalls wichtig (aber weniger reguliert), um freiwillige Standards auf Systemebene wie Energy Star zu erfüllen.

Weitere Informationen finden Sie unter Effizienzstandards für externe Netzteile.

Zusammenfassung

Auch wenn es entmutigend sein kann, sich in Regulierungsfragen zurechtzufinden, ist es wichtig zu beachten, dass die Stromversorgungen von CUI über die aktuellsten Zertifizierungen nach Sicherheitsstandards verfügen. Außerdem sind sie so konzipiert, dass sie die globalen EMI/EMV- und Energieumwandlungseffizienzbestimmungen erfüllen, was die Entwicklung und Systemzulassung erleichtert. CUI kann auch mit Kunden bei länderspezifischen behördlichen Kennzeichen außerhalb unserer Standardangebote zusammenarbeiten.

Kategorien: Grundlagen, Sicherheit und Konformität

Zusätzliche Ressourcen


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Andrew Johnson

Andrew Johnson

Direktor des Produktmanagements

Während seiner 17 Jahre bei CUI hat Andrew Schlüsselrollen im Produktmanagement, Vertrieb und Betrieb gespielt. Dank seiner Branchenerfahrung in der Leistungselektronik und seiner Konzentration auf das gesamte Kundenerlebnis hat er ein gründliches Verständnis dafür entwickelt, wie man sich in der sich ständig ändernden Umgebung zurechtfindet, wenn es um Design und globale Bestimmungen geht. In seiner Freizeit verbringt Andrew gerne Zeit mit seiner Familie, insbesondere beim Zelten, Wandern und Angeln.

 
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