^{Por Dean Huumala y Richard Chung}

^{Contribuido por AnenPower}

^2019-03-06

^{La modulación de ancho de pulso (PWM) de retorno fuera de línea con MOSFET integrados es una parte integral del diseño de un sistema de suministro de energía.Los dispositivos semiconductores no cumplirán los requisitos de diseño a menos que todas las demás piezas que completan el sistema también cumplan su trabajo.Eltransformadores un componente importante que a menudo se ve como el problema de otra persona.Esto puede ser cierto en empresas que pueden permitirse un especialista magnético dedicado, pero este puesto generalmente no existe y el trabajo es simplemente parte de la responsabilidad de otro ingeniero.El diseño del transformador adecuado requiere consideración en estas seis áreas:}

• ^{Estándares de seguridad}

• ^{Requerimientos de diseño}

• ^{selección de circuitos integrados}

• ^{Cómo hacerlo para lograr capacidad de fabricación y permitir flexibilidad al fabricante.}

• ^{Cómo verificar si tienen un buen diseño}

• ^{Garantizar un buen equilibrio entre tamaño, coste y rendimiento}

^{Este artículo resumirá los seis principales estándares y vías de seguridad para ayudar con el diseño del transformador y el suministro de energía.}

^{Al diseñar una fuente de alimentación flyback fuera de línea, integrar el IC con los otros componentes puede resultar abrumador.Integrar el transformador correctamente es más que encontrar la relación de transformación que coincida con las entradas y salidas de la aplicación.Muchos clientes podrían pensar: “Pensé que un transformador Flyback simplemente estaba transfiriendo energía a través de una barrera de aislamiento de seguridad.Supongo que hay más que entender”.No conocer los estándares de seguridad generalmente significará más iteraciones de las necesarias cuando se trabaja con un fabricante de transformadores.No conocer los estándares de seguridad puede generar sorpresas no deseadas de no conformidad en los laboratorios de calificación y enviar un producto nuevamente a la fase de diseño en lugar de a la calificación antes de la producción en masa.}

^{Comprender los requisitos que rigen el diseño y la fabricación de transformadores acortará los ciclos de diseño hasta los productos terminados que utilizan piezas Fairchild enFuente de alimentación WebDesigner(PSW).Conocer los estándares de seguridad requeridos durante la definición del producto o del diseño garantizará iteraciones y costos innecesarios del diseño.A continuación se analizan los estándares más comunes utilizados en la industria para definir los requisitos de seguridad de los transformadores fuera de línea.Tener una empresa que esté muy familiarizada con estos estándares y, por lo general, saber qué estándar intenta cumplir un diseño y el tipo de aislamiento es suficiente para obtener las piezas requeridas la primera vez.}

^{No siempre está tan claro para el diseñador de productos electrónicos qué norma de seguridad de transformadores utilizar.Normalmente, los estándares que debe cumplir un producto se basan en el tipo de equipo que se diseñará y los mercados a los que se dirige el equipo.El marketing de productos y los ingenieros de seguridad de una empresa están mejor equipados para elegir qué estándares se aplican.}

^{Para facilitar la búsqueda, a continuación se enumeran algunos de los estándares más comunes a los que hacen referencia los fabricantes de productos electrónicos y que se aplican a sus equipos.Esta lista es un intento de tomar el alcance y una breve descripción de estos estándares a partir de los propios estándares.Si bien las descripciones se han extraído directamente de los estándares, se han parafraseado para facilitar la lectura y de ninguna manera sustituyen al estándar real.La ventaja aquí es compilar los alcances de los estándares más típicos que se utilizan en un solo documento para identificar fácilmente qué estándar podría aplicarse.A partir de ahí, se puede comprar el estándar para su posterior revisión.}

^Estándares

^{EN 50470-1Equipos de medición de electricidad CA.Esta norma proporciona los requisitos generales para equipos de medición de clase A, B y C.El alcance de esta norma europea se aplica a los contadores de vatios-hora de nueva fabricación destinados a uso residencial, comercial e industrial ligero, para uso en redes eléctricas de 50 Hz.}

^{La norma se aplica a medidores de vatios-hora electromecánicos o estáticos para aplicaciones tanto en interiores como en exteriores.Esta norma también se aplica a la parte de medición de energía activa y no a otros elementos funcionales, como indicadores de demanda máxima, registros electrónicos de tarifas, interruptores horarios, receptores de control remoto, interfaces de comunicación de datos y más que están incluidos en la caja del medidor.}

^{EN 60935Inductores fijos para la supresión de interferencias electromagnéticas.Esta norma internacional se aplica a inductores diseñados para la supresión de interferencias electromagnéticas para uso con equipos y máquinas electrónicos o eléctricos y está restringida a inductores para los cuales las pruebas de seguridad son apropiadas.Los inductores dentro del alcance de esta norma también pueden usarse para proteger contra ruido eléctrico y transitorios de voltaje o corriente provenientes del suministro o de otras partes del aparato.}

^{EN 61347-2-13Equipo de control de lámpara con módulo LED para aplicaciones de CA y CCEste estándar se aplica a los módulos de control LED que están diseñados para proporcionar voltaje o corriente constante a SELV o voltajes equivalentes a SELV o superiores.Tal como se define, los módulos de control de lámparas son uno o más componentes entre el suministro y las lámparas que pueden servir para transformar el voltaje de suministro, limitar la corriente de las lámparas al valor requerido, proporcionar voltaje de arranque y corriente de precalentamiento, evitar el arranque en frío, corregir la potencia. factor o reducir la frecuencia de radio.}

^{Tal como se define en la norma, los módulos de control de lámparas se diseñarán y construirán de manera que, en uso normal, funcionen sin peligro para el usuario o el entorno.Cuando no se utilicen envolventes de luminarias para protección contra descargas eléctricas, éstas deben estar suficientemente protegidas contra el contacto accidental con partes vivas.}

^{CEI 60335-1Seguridad para electrodomésticos y similares.Esta norma internacional trata de la seguridad de los aparatos eléctricos para uso doméstico y similares con tensión nominal no superior a 250 V para aparatos monofásicos y 480 V para otros aparatos.}

^{Esta norma también se aplica a los aparatos que funcionan con baterías y otros aparatos alimentados con CC.Están dentro del alcance de esta norma otros aparatos no destinados al uso doméstico normal pero que, sin embargo, pueden ser una fuente de peligro para el público, como los aparatos utilizados por profanos en talleres, en la industria ligera y en las granjas.Ejemplos de tales aparatos son equipos de restauración, aparatos de limpieza para uso comercial y aparatos para peluquería.}

^{Además, esta norma aborda los peligros comunes que presentan los electrodomésticos que se encuentran dentro y alrededor del hogar, pero no tiene en cuenta a los niños ni a las personas con discapacidades físicas, sensoriales o mentales;o falta de experiencia y conocimiento que les impida utilizar el aparato de forma segura sin supervisión o instrucción;como por ejemplo niños que juegan con el aparato.}

^{Se llama la atención sobre el hecho de que, para los aparatos destinados a ser utilizados en vehículos o a bordo de barcos o aviones, pueden ser necesarios requisitos adicionales;En muchos países, las autoridades sanitarias nacionales, las autoridades nacionales responsables de la protección del trabajo, las autoridades nacionales de abastecimiento de agua y autoridades similares especifican requisitos adicionales.}

^{Esta norma no se aplica a:}

• ^{Aparatos destinados exclusivamente a uso industrial}

• ^{Aparatos destinados a ser utilizados en lugares donde prevalecen condiciones especiales, como la presencia de una atmósfera corrosiva o explosiva (polvo, vapor o gas).}

• ^{Aparatos electrónicos de audio, vídeo y similares (IEC 60065)}

• ^{Aparatos para uso médico (IEC 60601)}

• ^{Herramientas eléctricas portátiles accionadas por motor (IEC 60745)}

• ^{Computadoras personales y equipos similares (IEC 60950-1)}

• ^{Herramientas eléctricas transportables con motor (IEC 61029)}

^{CEI/EN/UL 60601-1Equipos electricos medicosEsta norma aplica a los equipos médicos los cuales deben contar con dos medios de protección para brindar a operadores y pacientes una SEGURIDAD BÁSICA.Esto generalmente se logra proporcionando aislamiento básico (un medio de protección) y conectando partes/circuitos conductores accesibles a tierra o proporcionando aislamiento doble o reforzado (dos medios de protección).}

^{CEI 61558-2-16Seguridad para fuentes de alimentación conmutadas y transformadores para fuentes de alimentación conmutadasEsta norma se aplica específicamente a la seguridad de transformadores, reactores, unidades de fuente de alimentación y productos similares para tensiones de suministro de hasta 1100 V, que también incluye requisitos y pruebas particulares para unidades de fuente de alimentación conmutadas y transformadores para unidades de fuente de alimentación conmutadas.}

^{Define que los transformadores deben estar cerrados y provistos de protección adecuada contra el contacto con partes vivas peligrosas.Las partes vivas no son partes vivas peligrosas si están separadas del suministro por un aislamiento doble o reforzado y el voltaje no excede los 35 VCA pico o 60 V CC sin ondulaciones;o la corriente de contacto no supera los 0,7 mAAC o 2,0 mADC.}

^{Los transformadores de Clase I deben estar separados del acceso a partes vivas peligrosas mediante al menos un aislamiento básico.}

^{Los transformadores de Clase II deben estar separados del acceso a partes vivas peligrosas mediante un aislamiento doble o reforzado.}

^{CEI 60950-1Seguridad para equipos de tecnología de la información.Esta norma es aplicable a equipos de tecnología de la información alimentados por CA o por batería, incluidos equipos comerciales eléctricos y de telecomunicaciones y equipos asociados, con una TENSIÓN NOMINAL que no exceda los 600 V. Otras normas tanto en EE. UU. como en Europa se refieren a IEC60950-1 tal como está. un estándar armonizado con Underwriters Laboratories.}

^{Tal como se define en la norma, también es aplicable a dichos equipos de tecnología de la información:}

• ^{Diseñados para su uso como equipos terminales de telecomunicaciones y equipos de infraestructura de REDES DE TELECOMUNICACIONES, independientemente de la fuente de energía;}

• ^{Diseñado y destinado a ser conectado directamente o utilizado como equipo de infraestructura en un SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN POR CABLE independientemente de la fuente de energía;}

• ^{Diseñado para utilizar la ALIMENTACIÓN DE RED AC como medio de transmisión de comunicaciones (ver nota 4 del inciso 6 y nota 3 del inciso 7).}

^{En particular, la norma especifica requisitos destinados a reducir los riesgos de incendio, descarga eléctrica o lesiones para el operador y el profano que pueda entrar en contacto con el equipo y, cuando se indique específicamente, para el personal de servicio.La norma también pretende reducir dichos riesgos con respecto a los equipos instalados, ya sea que consistan en un sistema de unidades interconectadas o unidades independientes, sujeto a la instalación, operación y mantenimiento del equipo en la forma prescrita por el fabricante.}

^{Ejemplos de equipos enumerados en esta norma que están dentro del alcance son:}

^{UL1310Estándar para unidades de potencia Clase 2Esta norma se aplica a las fuentes de alimentación y cargadores de baterías de Clase 2 para uso en interiores y exteriores.Estos suministros utilizan un transformador de aislamiento y pueden incorporar componentes para proporcionar una salida de corriente alterna o continua.Cada salida proporciona niveles de potencia de Clase 2 según el Código Eléctrico Nacional, ANSI/NFPA 70. El voltaje máximo de salida no debe exceder los 42,4 V pico para corriente alterna o 60 V para corriente continua continua.Estos productos están destinados principalmente a proporcionar energía a dispositivos operados eléctricamente de bajo voltaje.El nivel de potencia de estos productos no debe exceder los 660 W bajo ninguna condición posible de carga.}

^{Los productos cubiertos por esta norma solo en parte o en absoluto incluyen, entre otros, los que se enumeran a continuación.}

• ^{Cargadores de baterías para motores de arranque utilizados para arrancar motores.Estos tipos están cubiertos por la Norma para cargadores de baterías para cargar baterías de arranque de motores, UL1236.}

• ^{Si bien estos requisitos cubren productos de Clase 2, como se define en esta norma, destinados a ser utilizados con juguetes, los productos de juguete también deben cumplir con la Norma para juguetes, UL697.}

• ^{Estos requisitos no cubren los cargadores de baterías destinados a cargar baterías utilizadas en sillas de ruedas o ayudas de movilidad similares que están cubiertos por la Norma para unidades de energía distintas de la Clase 2, UL1012.}

• ^{Los productos sin rectificador pueden estar cubiertos por la Norma para transformadores de bajo voltaje - Parte 1: Requisitos generales, UL 5085-1, y la Norma para transformadores de bajo voltaje - Parte 3: Transformadores Clase 2 y Clase 3, UL5085-3.}

• ^{Productos alimentados únicamente por una fuente de CC que están cubiertos por la Norma para convertidores/inversores de potencia y sistemas de convertidor/inversor de potencia para vehículos terrestres y embarcaciones marinas, UL 458, o por otros requisitos apropiados para la aplicación prevista.}

• ^{Los productos destinados a suministrar iluminación paisajística de bajo voltaje están cubiertos por la Norma para sistemas de iluminación paisajística de bajo voltaje, UL 1838.}

^{Tipos de aislamientoAdemás de definir qué estándar de seguridad utilizará la aplicación, se debe determinar el método de conexión a tierra de la aplicación, así como el nivel de aislamiento de la carcasa de la fuente de alimentación.Los tipos de aislamiento típicos definidos en las normas incluyen, entre otros, los que se enumeran a continuación.}

• ^{Funcional: Garantiza el funcionamiento del dispositivo únicamente y ningún nivel de protección}

• ^{Básico: proporciona una única capa de protección y normalmente se requiere una segunda capa en otros lugares.}

• ^{Reforzado: El más común para offline y satisface la necesidad de dos capas de protección.}

^{Si bien no todos los estándares definen un nivel de aislamiento, es decir, UL1310 no lo hace, todos los estándares deben cumplir con un determinado voltaje de resistencia dieléctrica.Si bien la tensión soportada dieléctrica es suficiente para diseños de aislamiento funcional, no es suficiente para Básico o Reforzado; se deben tener en cuenta otras consideraciones de diseño del transformador.}

^{El voltaje de trabajo se utiliza para definir cómo se debe construir el transformador para cumplir con los estándares.Normalmente, este es el voltaje de entrada en la fuente de alimentación para una fuente de alimentación fuera de línea.Otras fuentes de alimentación, como las aplicaciones de equilibrio de celdas, pueden tener voltajes (de celda) altos que incluyen la entrada.Esto afectará el voltaje de trabajo por consideraciones de seguridad.}

^{Determinar el estándar a cumplir y el tipo de aislamiento es la mitad de lo que se necesita para un diseño conforme.La otra mitad implica el diseño del hardware y especialmente del transformador de aislamiento según el estándar.Aquí es dondeAnenPowerLa experiencia de en la industria es de gran valor.Si el estándar es uno de los enumerados en este escrito, Wurth Electronics Midcom ya ha estado diseñando según el estándar durante años y entiende cómo diseñar y construir imanes compatibles.}

^{Si al final se determina que es aplicable una norma diferente,AnenPowertodavía puede ayudar.El personal capacitado de ingenieros de diseño y seguridad de la compañía seguramente podrá determinar cómo se aplica el estándar al magnetismo en la barrera de aislamiento, incluso si no han trabajado con ese estándar en particular en el pasado.De cualquier manera, contactar con AnenPower para cualquier necesidad magnética cuando se necesiten productos aislados es un buen punto de partida.}