EE人生:電源「保護」也可以很簡單

作者 : Bill Schweber, EE Times/EDN/Planet Analog資深技術編輯

通常,關於電源「保護」的挑戰都是一些明擺在我們面前的問題,但難以預期的原因在於涉及工作量的多少以及如何讓產品上市的阻礙…

「電源保護」是系統設計中固有的重要議題,特別是採用基於「離線式」交流電源(AC)的一次側,能夠以致命電壓提供大量功率。例如,AC/直流電源(DC)的核心功能及其輸出通常都會有短路保護、欠壓鎖定(UVLO)、過壓保護(OVP)、熱保護,以及可能的反向連接保護與熱過載保護等措施。實施這些保護措施需要各種不同的電路技巧和離散元件,如壓敏電阻、保險絲、斷路器和溫度感測器等。

然而,電源之所以可能存在問題也來自於此,而且顯而易見。幾乎每個人或多或少都會使用AC延長線,來延長相對於插座或供應電源線的電源插座位置。(没錯,現在有許多東西都要用到電池供電——但也不是所有的東西都需要——而且就算是電池的充電器也需要AC電源。)但在使用過程中,兩條線束很容易會脫落開來。如果完全脫落了,電力當然就中斷了;如果只是部份分離,那麼裸露的觸點很可能會引發觸電。就算讓兩線束之間保持緊密相連,如果到了戶外使用時,在搭配使用時也可能會被水浸濕。總之,這些都不是什麼想想情況。

避免兩條線之間相互「斷開」的解決辦法很簡單,但經常被忽略:其實,只需將兩條電線打個結(但這就浪費電線的長度了),或者使用簡單的耐用型彈性電線或用大型線束「固定夾」加以固定即可。至於泡水的問題就比較麻煩了:但人們通常使用塑膠袋和膠帶來固定各種簡易解決方案,而且也十分有效。

由於延長線的這個問題十分普遍,市場上已經出現了許多解決方案,但顯然還無法真正解決問題。最近,我讀到一篇文章提到一種新的保護套辦法——該保護套可以扣緊線束之間的連接處,以減輕其應力並保護環境。這種所謂的‘Twist and Seal’電線保護套管並不需要什麼技術突破,但提供了不同的尺寸和樣式以因應各種電線和設置,並受到Design Patent D847,098 S的專利保護。

在《華爾街日報》(The Wall Street Journal)上刊登的這篇文章「我如何看待問題:企業家想讓聖誕燈飾永不熄滅」(How I Thought of It: An Entrepreneur Wanted to Keep Holiday Lights From Going Out),主要針對發明家兼企業家Bryan Nooner的開發週期進行簡短討論,但也引起我的好奇心。在這篇報導中引述Nooner的話:「2011年,在繪畫、雕刻、設計、建模和測試各種尺寸、形狀和材料上就花費了數千個工時。」我的問題是:「究竟是什麼樣的設計問題佔用掉這麼多時間?」

Twist & Seal, power_protection, P1

電源保護套管適用於標準的消費類延長線…(來源:Twist and Seal)

我最先想到的是,Nooner可能是一位喜歡享受過程的工程師。對於他們這些像是喜愛修修補補的「工匠」(tinkerer)來說,事情永遠都不對,因而無法輕言任務「完成」。如果您在專案團隊中曾經遇過這樣的工程師,那麼應該很清楚他們對於專案是多麼地有幫助,但也常令人傷腦筋吧?話雖如此,Nooner顯然並沒有處於無限的‘do-while’開發循環中:他在2011年之前開發出原型,2012年5月就在美國國家硬體展(National Hardware Show)期間展示了產品,他的Twist and Seal系列線束保護套管還贏得了年度最佳創新產品奬。故事的其餘部份就不再不再贅言了,Twist and Seal系列產品及其各種變化版本如今在各大零售商和家庭裝修中心都買的到。

不過,我想進一步了解他面臨哪些需要多次迭代的設計問題。是否需要如此地反覆才能使產品相容於許多電線和插頭大小?實際的防水性能如何?符合監管標準嗎?非技術人員或甚至是工程師一般如何解決這些問題?模具效率或其他細節(例如表面或底切太薄)是否存在問題?

Twist & Seal, power_protection, P2

…當然也適於重工業應用。(來源:Twist and Seal)

這種簡單易用的解決方案當然值得喝采,它輕鬆地解決了一個普遍存在且明確定義的問題——尤其是因為該產品易於使用,顯然可以把一件事做得很好,而且僅做一件事。在我們的產品世界中,由於充斥著各種嵌入式韌體、冗長的操作說明、令人厭煩(和恐懼)的持續現場更新以及太多的多功能性等等,如今看到一款產品能夠專注於解決一項長久以來明顯擺在眼前的問題,真的令人開心。

您是否曾經針對一個普遍的問題設計過簡單的解決方案,而且懷疑這麼簡單為什麼以前做不到?您是否曾經考慮過進一步發展這項解決方案,但卻受限於涉及投放市場的許多現實問題?

編譯:Susan Hong

(參考原文:Power “Protection” Takes Many Guises, From Simple to Sophisticated,by Bill Schweber)

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