如何運用可抽換 AC 插片克服全球壁式電源供應器的難題

許多技術標準現在已在全球大多數區域內達到統一或經過協調。例如，IEC 和相關的 UL 標準就制訂消費性產品所需的安全要求。醫療裝置也有類似的一致標準。即使是必須符合許多安全性和效能標準的基本 AC/DC 電源供應器，也達到足夠的統一性，因此單一電源供應器機型就可在全球販售。

然而，有個領域就沒有如此高的通用性，之後也不會有，那就是將小型消費性產品和醫療單元連接到壁式 AC/DC 配接器／電源的實體 AC 線路電源插頭和插座。基於各種歷史原因，許多國家 (有時甚至是同個國家內不同區域) 都有自己偏好的插頭排列，在業界中稱為「插片」。

也因此，小型低瓦數 (<10 瓦) 的壁式電源單元廠商，就必須進貨並供應看起來一樣，但只有插片不同的電源供應器單元。這會讓供應鏈複雜化並提升成本，也會提高缺貨的風險。另一個選擇是使用帶有可更換電源線的桌上單元，藉此取代壁式電源，但這又會增加成本和不便。

本文將針對這個看似還好但卻令人困擾的問題，瞭解一種創新的解決方案。GlobTek Inc. 推出一款壁式 AC/DC 電源供應器，配有可交換且可讓使用者抽換的插片，還有一款可改裝的桌上型電源，因此 OEM 廠商或最終使用者就可進行自訂，以符合當地配置要求。在不想要離散式電源線 (不論永久或可拆式) 或不切實際的情況下，就可參考這種創新的電源設計。

這是個統一的世界，但也可能不是

儘管全球技術和經濟很大程度上已經過協調，但全球的基本 AC 線路仍採用數十種標準插片配置 (非正式名稱為插頭及插座) (圖 1)。有些已經普遍標準化，例如北美地區的雙插片與三插片插頭，有些規格的應用區域則相當有限。

圖 1：在此顯示全球使用的一些插頭插座式插片配置。(圖片來源： Gear Patrol)

插片配置如此多樣化的原因各有不同。在某些情況下，這是因為當地電力供應商或電器製造商試圖對接電進行某種控制，無論是為了一致性還是市場鎖定。此外，許多早期的電力系統 (電源和相關電網) 在營運上相當局部化，僅供電給一小個區域，因此不需要講究通用性。

重要的不僅僅是插片的排列，插片尺寸也是考量因素之一。在某些情況下，插片配置之間的差異非常小，肉眼幾乎看不出來。例如，北美 NEMA 5-15 插頭和日本 JIS C 8303 插頭看起來就相同，但仍有一些關鍵差異。雖然插片的寬度相似，但插片長度不同 (圖 2)。

圖 2：標準北美 NEMA 5-15 和日本 JIS C 8303 三腳插頭非常相似，但尺寸略有差異。(圖片來源： Interpower Corp.)

這種多樣性對 AC 供電式系統及其電源連接和配接器的廠商帶來嚴峻的挑戰。對於系統而言，常見的解決方案是在產品上隨附可拆卸的 AC 電源線，以便在外殼或底盤上配接國際標準 IEC 60320 C14 插槽插座 (圖 3) (正式名稱為電源接入模組或 PEM)，然後再附上產品對應的電線 (或由最終使用者在當地購買)。

圖 3：IEC 60320 C14 插槽插座廣泛用於底盤，會在一端與具有合適 AC 線路插頭的電源線配接，並在底盤端與匹配的連接器配接。(圖片來源： Interpower Corp.)

對於筆記型電腦和 PC 等裝置，也有可能會採用具有 IEC 60320 C5 插頭的電源線，且在 AC 電源配接器上具有匹配的底盤安裝式 IEC 60320 C6 插座 (圖 4)。(請注意，即使這是國際規格，但基於其形狀，通常也會稱為「米老鼠」連接器，沒有不敬的意思！)

圖 4：另一個用於國際可拆卸 AC 電源線 (例如 AC 電源配接器) 的常見連接器就是 IEC 60320 C5 插頭 (左) 和匹配的 IEC 60320 C6 插座 (中)；基於其橫截面形狀，這種連接器通常稱為「米老鼠」連接器 (右)。(圖片來源：圖左與中間來自 Digital Plug and Socket Museum；圖右來自 Wikipedia)

或者，最終使用者可以採用那些普遍可見的「國際旅行者」套件中的可拆卸配接器。然而，這些產品通常品質較低且笨重，對於認真講究的用途來說也不夠令人滿意 (圖 5)。

圖 5：這些通用配接器套件對旅行來說可能有用，但通常不適合大多數電源插頭插片配接器的應用。(圖片來源：CNN)

但是，若想用一個小型、低功率的 AC 配接器直接插入 AC 插座 (通常稱為壁式配接器)，這些解決方案都不可行或不夠有吸引力。因此，這裡需要一些創新。

更好的作法：可更換插片

與其針對各種插片配置提供不同的壁式 AC/DC 配接器，或是改用附有使用者可更換 AC 電源線的更昂貴非壁式配接器，有個跳脫框架的作法就是保留配接器，但提供容易更換的插片 (圖 6)。

圖 6：只要提供使用者可抽換的插片組件，就可讓單一個壁式電源單元經過輕鬆配置，與全球許多 AC 插座搭配使用。(圖片來源：GlobTek, Inc.)

如此一來廠商就可大幅減少各種不同的品項，因為只需要針對指定區域提供適用的插片即可 - 即一個更輕巧的被動附件。使用可拆卸插片不會影響機械或電氣完整性。採用可拆卸插片的所有單元，均符合所有相關的全球和區域規範標準，在效能、安全、效率和功能上都合乎要求。

此外，也有提供符合 Class I 或 Class II 標準的單元。在 Class I 電源供應器中，因為具有至少一層基本絕緣層及接地的導電底盤，因此使用者可在有害的輸入電壓下受到保護。所有 Class I 電源供應器都必須具有安全接地，將電力導向電源供應器中的導電底盤。

相比之下，Class II 電源供應器具有至少一層基本絕緣層以及一層輔助絕緣層或是一層增強絕緣層，藉此保護使用者，以免受到有害的輸入電壓位準影響。由於具有雙重或加強絕緣，IEC Class II 電源供應器不需要具有安全接地導體連接，即連接器上的第三個插腳。

WR9QD666KRPNG2309(R) 就是這種例子，這款 9 V、6 W 的 AC/DC 外接壁式配接器，具有多個插片輸入；產品隨附單一種插片。此 Class I 單元的尺寸約為 65 × 42 × 31 mm，在 183 cm 標準 DC 輸出電纜的末端配有 3.5 × 1.3 × 12.0 mm 母端套管連接器 (可選配其他連接器／長度) (圖 7)。

圖 7：WR9QD666KRPNG2309(R) 是一款 Class I 壁式配接器，採用小巧高效的封裝，可提供 9 V 電壓、高達 6 W 的功率。(圖片來源：GlobTek, Inc.)

針對 Class II 應用，WR9QE500CCPNAIMR6B AC/DC 外接壁式配接器可提供 12 V 電壓，高達 6 W/0.5 A (圖 8)。此 Class II 單元僅需在 AC 連接器上採用兩個插片。採用 1200 mm 長的標準 DC 輸出電纜，搭配 5.5 × 2.1 × 11 mm 母端套管連接器 (圖 8)。

圖 8：WR9QE500CCPNAIMR6B AC/DC 外接壁式配接器屬於 Class II 產品，因此不需要第三個接地插片。(圖片來源：GlobTek, Inc.)

若是 USB 和低功耗的 Class II 應用，WR9QA1200USBNMEDRVB 配接器可提供 5 V、高達 6 W。不同於具有 DC 輸出電纜與連接器的壁式配接器，此機型採用 Type A USB 插孔 (圖 9)。

圖 9：5 V/6 W 的 WR9QA1200USBNMEDRVB 配接器具有 Type A USB 連接器，而非 DC 輸出電纜和連接器。(圖片來源：GlobTek, Inc.)

可抽換插片創造差異性

GlobTek 提供多種可拆卸／可更換的插片，以因應全球 AC 插頭配置的複雜性 (圖 10)。

圖 10：看看 GlobTek 提供的一些插片，就會發現提供「通用」的電源以達到全球相容性是一大挑戰。(圖片來源：GlobTek, Inc.)

若仔細觀察兩個廣泛使用的插片，就會發現可拆卸插片組件有其簡易性。R-NA-3 可更換插片 T3-NA 和 R-NA-2 (R) 可更換插片 T2-NA 組件分別用於北美的 Class I 和 Class II 應用 (圖 11)。

圖 11：北美用的插片組件包括 Class I (左) 和 Class II (右) 款式。(圖片來源：GlobTek, Inc.)

插片組件的安裝或更換非常簡單，無需使用工具。若要拆卸，因為已經有一個插片組件，因此只需用拇指或手指按住裝有彈簧的鎖定鍵即可。接著，在按住鎖定銷的同時，使用者要拉動 AC 插片將其拆下。要安裝 AC 插片組件時，只需將其滑入直到發出定位聲即可。

結論

對廠商或使用者來說，要支援全球使用的多種 AC 插頭插片配置，著實令人氣餒且備受挑戰。對於有可拆式電線的小型壁式 AC/DC 配接器來說，困難程度更加明顯。為了與各地規格相容而要供應多種插片組合，不只是持續、複雜且昂貴的工作，也令人頭痛。為了克服此困境，GlobTek 提供多種低功耗的壁式配接器，且帶有使用者可抽換的插片組件。這些單元在安全、效能與環境層面，符合所有適用和相關的法規要求。