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Jul 16, 2023

Avaliação de Fontes de Energia Inteligentes e Não Estáticas: Um Esclarecimento Racional

Nota do Editor: O artigo no qual este artigo se baseia foi originalmente apresentado

Nota do Editor: O artigo no qual este artigo se baseia foi originalmente apresentado no 2021 IEEE International Symposium on Product Compliance Engineering (ISPCE), realizado virtualmente em setembro de 2021.

Ele foi reimpresso aqui com a gentil permissão do IEEE. Direitos autorais 2021, IEEE.

As fontes de energia estão se tornando mais complexas à medida que os sistemas são projetados para fornecer energia por meio de cabos de comunicação e outros cabeamentos de infraestrutura, independentemente da rede elétrica fornecida pela rede elétrica. Este documento se propõe a esclarecer como testar e medir corretamente a tensão, corrente e potência em relação a essas fontes de alimentação ou fontes que não se comportem como uma fonte de alimentação estática, pois o sistema de controle está embutido na fonte de alimentação e inclui feedback do controle remoto equipamento energizado ou cabeamento de distribuição à fonte para manter a operação adequada ou até mesmo iniciar uma saída de energia contínua.

Exemplos dessas fontes de energia inteligentes ou não estáticas incluem USB, Power over Ethernet (PoE), alimentação reversa de energia (RPF) e tecnologias de "gerenciamento inteligente de falhas". Essas tecnologias e sistemas inteligentes de gerenciamento de falhas (às vezes chamados de "Sistemas de energia gerenciados por falhas") podem incluir fontes que detectam uma conexão específica a algum equipamento remoto e, em seguida, ligam a energia e/ou desconectam/reduzem o nível de tensão quando uma condição de falha é senti. Uma condição de falha detectada pode incluir uma impedância ou circuito de carga anormal e/ou uma ponte humana simulada.

A incapacidade de realizar testes apropriados e fazer medições adequadas com base apenas na avaliação do equipamento de origem pode levar a que equipamentos inseguros sejam colocados em serviço e potencialmente criar riscos de choque e incêndio no equipamento ou no cabeamento conectado.

Há muitas coisas que fazemos a partir de nosso treinamento e experiência sem pensar duas vezes; chamamos isso de pressupostos básicos e eles fazem parte de cada pedacinho da nossa vida. Quando se trata de testes de segurança do produto, há sempre a suposição de que a energia necessária para operar o Equipamento em Teste (EUT) está prontamente disponível e vem de fontes de alimentação CC ou CA. Assim, apenas a referenciamos na placa de identificação do produto conforme exigido pela norma de segurança, que geralmente é adequada. Mas agora precisamos examinar isso com mais detalhes para aplicar corretamente a avaliação das saídas secundárias do equipamento em teste, chamado Power Sourcing Equipment (PSE), ou a energia em um dispositivo remoto chamado Powered Device (PD). O processo usado é bem conhecido e normalmente chamado de provisionamento ou configuração, que usaremos nesta discussão. O provisionamento (normalmente software/firmware) ou a configuração (normalmente hardware) inclui especificamente o fornecimento do firmware/software mais o equipamento de carga que precisa ser ajustável para os vários testes normais, anormais e de falha necessários. Também pode ser necessário o uso de equipamentos de apoio que se comuniquem com o PSE para gerar determinadas saídas ou sinais que precisam ser medidos.

Examinando a situação usual para muitos aparelhos, equipamentos monofásicos de escritório e comerciais que recebem energia da rede elétrica, a expectativa é que a fonte de energia esteja disponível no laboratório de teste, forneça a tensão e corrente de placa necessárias e tenha capacidade para lidar com as correntes normais, anormais e de falha necessárias para a operação adequada durante o teste. O uso da energia bruta da rede certamente será adequado para testar tais equipamentos; ter uma fonte de alimentação intermediária e ajustável (gerador local ou fonte de alimentação variável) precisa de mais atenção antes do início do teste. Nada disso é mencionado nas normas de segurança que normalmente usamos; é assumido.

Quando um produto PSE também fornece energia para equipamentos downstream, pode haver dificuldade em entendê-lo completamente, sem fazer suposições sobre as características. Ao avaliar um PD, a entrada nominal (Tensão e Corrente ou Potência) deve ser entendida. No entanto, para o PSE que fornece energia ao PD, os padrões de segurança geralmente não exigem nenhuma rotulagem dessas fontes. Portanto, o laboratório de teste deve determinar e entender as características da fonte para avaliar um PD e, talvez mais importante, deve entender como garantir que a fonte de saída PSE seja colocada em uma situação que permita que os testes sejam executados de maneira que replica a intenção do padrão de segurança. E isso pode envolver um conhecimento considerável do equipamento e incluir equipamentos de suporte, software/firmware especial e até a conexão de um PD representativo. Esses conceitos podem ser estranhos a muitas avaliações de segurança de produtos que geralmente incluem apenas equipamentos específicos enviados para avaliação. Quando um equipamento adicional é necessário, isso geralmente é chamado de teste de nível de sistema, e muitos padrões de segurança são escritos com base no teste de uma única peça única de equipamento, uma vez que o equipamento conectado em uso normal geralmente é desconhecido ou pode nem mesmo ser fabricado pelo mesmo fornecedor . Como fontes não estáticas ou inteligentes usam informações de controle adicionais (em uma ou ambas as extremidades), isso deve ser claramente divulgado e, na maioria dos casos, módulos de transmissão e recepção adequados fornecidos apenas para fazer o circuito funcionar. Qualquer equipamento de carga necessário fornecido é adicional a outro equipamento de software/firmware de provisionamento/configuração que possa ser necessário.