汎用性の高いAC/DC電源でグローバル対応の機器設計を簡素化

電子機器はさまざまな国で使用されることが多く、情報通信技術（ICT）、医療機器、産業機器、家電製品などのシステム設計者にとって、グローバルな構成上の課題が生じます。規制環境が大きく異なるため、グローバルなコンプライアンスの達成は特に複雑でコストがかかり、時間を要します。これにより、製品のリリースが遅れ、競争力を失う恐れがあります。

本記事では、グローバル製品を開発する際に設計者が直面するコンプライアンス上の課題について簡単に説明します。その後、GlobTekの堅牢で汎用性の高いデスクトップ電源装置を紹介し、設計者がこれらを活用して国際的なコンプライアンス要件を満たし、製品設計、認証、展開を簡素化する方法について説明します。

世界の商用電源の違い

世界では、AC電源には15種類の異なる壁コンセントが使用されており、それぞれが地域の規格や安全規制に適合するように設計されています。この多様性は、電源電圧と周波数の基本的な違いを反映しており、大きく4つの主要な方式に分類されます。50Hzで220V〜240V、60Hzで220V〜240V、60Hzで100V〜127V、50Hzで100V〜127Vです（図1）。

図1：世界的に商用の電源電圧と周波数は異なり、主に4つの方式が使用されています。（画像提供：DigiKey）

このような違いが生じた主な理由は歴史的背景にあり、送電網の整備過程における政治的、貿易的同盟関係や、安全性、長距離送電効率、照明やモータ性能に関する懸念も影響しています。とはいえ、設計者は自社の製品に電源を供給するために、商用電源を最適に変換する方法を決定するとともに、コンプライアンス上の課題に対処する必要があります。これらの課題は、グローバルな製品リリースにおいて展開の遅れやコストのかかる遅延を招く可能性があります。

外部電源による製品電源設計の簡素化

通常、商用電源で動作する装置は、固定式電源コードまたは着脱可能なIECケーブルを介して壁コンセントから直接主要な電圧に変換する内部電源装置を備えています。単一の地域で運用される製品の場合、この方式には、最適化されたパワー変換や高集積化など、いくつかの利点があります。その結果、すっきりとした設計が実現し、配線の複雑さも最小限に抑えられます。

この集積化の問題点は、製品が限られた地域での使用に限定されてしまうことです。内部電源の場合、メーカーは同じコア製品をグローバルに販売するために異なるSKU（最小在庫管理単位）を必要とし、これによりコストが増加し、開発と展開が複雑になります。

一方、外部電源は製品の内部電源設計を商用電源から切り離します。これにより内部電源回路が簡素化され、製品の小型化が可能となります。その結果、メーカーは国際的な要件を満たす統一された設計の単一製品SKUを確立することができます。異なる製品ライン間で電源設計を統一することで、単一電源で複数の機器に対応できるようになり、地域ごとの在庫管理業務が軽減されます。こうした理由から、グローバル市場向けの製品を開発する場合、多くの設計者は外部電源を選択します。

グローバルな製品流通のための堅牢で適応性の高い電源装置

GlobtekのGTM96600シリーズ電源装置は、多様な用途や地域にわたる多くの製品をサポートする汎用性の高い外部電源ソリューションです。このシリーズのAC/DCデスクトップ電源は、100V～240V、50Hz～60Hzの幅広いAC入力範囲に対応し、0.1V単位で5V～54Vまでの固定DC出力を提供します。堅牢で信頼性の高いGlobTekのアダプタ設計は、以下の性能上の利点を提供します。

• 幅広い用途に対応する最大60Wの出力
• 高い平均効率と超低無負荷消費により、待機時エネルギー消費量を削減、レベルVIのエネルギー効率基準に準拠
• 過酷な産業条件下での使用を想定し、最大+74°Cでの動作（出力ディレーティングあり）および-40°Cまでの低温起動を実現
• 医療および民生現場における安全性を高めるクラスIおよびクラスIIオプション

これらの電気的仕様に加え、GTM96600シリーズは、各地域のAC壁コンセントに対応する交換可能なブレードを備えた革新的な機械設計を採用しています。ブレードの例としては、クラスIIの北米および日本市場向けのR-NA-2(R)オプション（図2、左）と、欧州および南米向けのクラスI電源向けのR-EU-3(R)オプション（図2、右）があります。

図2：GlobTekの交換可能なブレードR-NA-2(R)（左図）やR-EU-3(R)（右図）により、GTM96600アダプタは複数の地域のコンセントに直接適合できます。（画像提供：GlobTek、著者修正）

オーストラリア、中国、英国、香港、シンガポールの壁コンセントに対応する追加ブレードオプションも用意されています。その他の地域や、壁コンセント機器から離れている長距離配線の場合は、GlobTekでは、GTM96600シリーズ搭載コネクタとシームレスに統合可能な、標準的な着脱式IEC 60320電源コードを幅広く提供しています。

GlobTekの交換用ブレードと電源コードは別売品となっています。これにより、機器メーカーは各地域向けの注文を、現地対応のブレードまたはコードアクセサリパッケージを同梱するだけで対応可能となり、在庫管理の負担軽減になります。さらに、GTM96600シリーズには、DC出力における接続の柔軟性を高めるバレルプラグキットが付属しています。標準キットには、広く使用されている内径1.3mm、2.1mm、2.5mmの3種類のストレートオスバレルプラグが含まれています。極性は、主電源に対する先端の向きによって決定されます。代替コネクタは別途用意されています。

GTM96600シリーズは、韓国、台湾、インドなどの世界各国の認証を取得し、包括的な認証と安全基準への適合により市場投入までの時間を短縮します。これらの基準には以下が含まれます。

• IEC 60601-1（医療用）
• IEC 62368-1（ICTおよびオーディオビジュアル（AV））
• IEC 61558-1およびUL 1310（電源装置（PSU））
• IEC 60335（家庭用電化製品）

GTM96600シリーズAC/DCデスクトップ電源の特長

GTM96600シリーズは、標準的なものから比較的ニッチなものまで、多くのDC出力オプションがあります。幅広い用途に適したアダプタの代表例として、バレルコネクタキットを含むRR9LE5000T00CIMR6B（図3）が挙げられます。

図3：RR9LE5000T00CIMR6BクラスI電源は、バレルコネクタキットが付属し、グローバルICT製品に一般的な60Wで12Vの柔軟なソリューションを提供します。（画像提供：GlobTek）

このクラスI電源は、固定式または金属筐体機器向けに内部接地接続を備えた3本の主要ピンにより、完全な安全性を提供します。60Wの12V出力は、最大電流5Aを必要とする可能性のあるネットワークルータ、外付けハードディスクドライブ、ミニPCに加え、ホームオーディオ機器やLED照明システムなど、多様なアプリケーションをサポートします。

GTM96600シリーズのほとんどの製品と同様に、RR9LE5000T00CIMR6Bのサイズはわずか117.5mm × 53.5mm × 36.6mmで、設置スペースを最小限に抑えます。コード長は1.20mで、本シリーズでは標準的な長さですが、製品によって異ります。

少し一般的ではない30V出力については、RR9KR2000T00CIMR6B（図4）が、建物の接地接続が信頼できない可能性の機器向けに、2ピン（非接地）入力のクラスIIアダプタを提供します。本アダプタは、C8 IECコードまたは交換可能なブレードのいずれにも対応しています。

図4：信頼性の高い電源接地が保証できない30Vシステムにおいて、RR9KR2000T00CIMR6Bは安全な電源供給を簡素化します。（画像提供：GlobTek）

60Wのフル出力を維持したまま、RR9KR2000T00CIMR6Bは、電動式歯科器具や特殊な産業用制御システムなど、2Aで十分な出力で動作する比較的珍しい製品に対応します。また、電動工具など、より大型のリチウムイオンバッテリの充電アプリケーション向けのソリューションも提供してます。

最後に、RR9LB6667T00CIMR6B（図5）は、出力電圧が5.95Vという特殊な電源の例です。この40WクラスIアダプタは、標準的な5V出力よりわずか高い電圧に設定された専用充電システムとの組み合わせに適しています。さらに、比較的高い電流能力により、安全上の理由から低電圧動作を必要とする在宅医療モニタや超音波診断装置などのポータブル医療機器にも対応します。

図5：RR9LB6667T00CIMR6Bは、機器の安全性のためにグランドピンが不可欠な、非標準の低電圧電源供給のためのソリューションを提供します。（画像提供：GlobTek）

まとめ

グローバル製品の設計者にとって、数多くの商用電源電圧規格は、製品設計、認証、展開を著しく複雑化する可能性があります。汎用性の高いGlobTek GTM96600シリーズは、製品の内部電源供給と地理的制約との関連性を断ち切ることでこれらの課題を解決し、安全で信頼性の高い電源供給が不可欠なグローバルアプリケーション向けに、堅牢で認定済みの電源を提供します。