L’Internet industriel des objets (IIoT) et l’Internet des objets (IoT), son pendant pour l’électronique grand public, ont de nombreux points communs. Ces deux applications reposent sur la capacité d’omniprésence de la communication, ainsi que la puissance et les performances des services cloud. Cependant, s’ils partagent un grand nombre de protocoles et de frameworks, il existe néanmoins des différences.

L’IIoT a été conçu pour numériser les complexes industriels, en permettant aux usines, aux mines et aux centres logistiques de réaliser le même bond en avant en termes d’efficacité opérationnelle que les bureaux sous l’influence du PC. Aujourd’hui, les systèmes qui étaient auparavant mis en service manuellement et surveillés par des opérateurs sont désormais contrôlés et surveillés à distance.

Chaleur, transitoires de tension et nouvelles normes

Lorsqu’il s’agit d’alimenter des équipements IIoT, les usines et les installations industrielles similaires sont confrontées à de nombreux problèmes. Les fours et les congélateurs des chaînes de production alimentaire fonctionnent sur de larges plages de température, et la mise en marche et l’arrêt continus de moteurs et de chauffages puissants provoquent des transitoires dans la tension d’alimentation. C’est pourquoi un développeur IIoT devra se pencher sur les points suivants dans le choix de l’alimentation électrique (PSU) :

• Une plage de température de fonctionnement étendue ou large : l’idéal est de disposer d’une unité d’alimentation unique capable de couvrir aussi bien des fours que des équipements de réfrigération. De nombreux blocs d’alimentation peuvent fonctionner à des températures élevées, mais la puissance de sortie maximale peut être réduite pour compenser.
• Plaque de base ou dissipateur thermique : certains environnements sont particulièrement chauds. Pour éviter toute surchauffe, la présence d’une plaque de base ou d’un dissipateur thermique peut simplifier la conception thermique.
• Catégorie de surtension (OVC) : les équipements industriels câblés dans une armoire de commande constituent une installation fixe. Ils sont considérés comme des dispositifs de catégorie III (OVC III) dans la norme CEI 60664-1, ce qui signifie qu’un dispositif à tension nominale de 300 VCA doit être capable de résister à des transitoires allant jusqu’à 4 000 V.
• CEI 62368 : les normes CEI 60950 (équipements TIC) et CEI 60065 (équipements audio/vidéo) ont été fusionnées dans une nouvelle norme, la CEI 62368, qui est désormais contraignante ou sera amenée à le devenir dans la plupart des régions du monde.

Convertisseurs CC-CC

Lorsque votre application IIoT nécessite d’utiliser un convertisseur CC-CC, les convertisseurs CC-CC de 50 et 75 W à sortie isolée du constructeur CUI, INC. des séries PST50W et PST75W semblent offrir une solution valable. Délivrant entre 12 VCC et 48 VCC à partir d’une entrée de 9,5 VCC à 75 VCC, ils sont également dotés d’une fonction marche/arrêt à distance. Avec un rendement typique de 90 %, les versions à plaque de base uniquement permettent de construire une solution thermique spécifique à l’application (figure 1). Ceux de la série PST50W sont également disponibles avec un dissipateur thermique intégré, un montage sur châssis ou un montage sur rail DIN. Un filtre EMI est intégré et les deux alimentations sont certifiées CEI 62368.

Les deux séries de produits offrent une large température de fonctionnement de -40 à 105 °C. Toutefois, les concepteurs devront tenir compte des courbes de déclassement. Par exemple, le PST75W présente un déclassement de la puissance de sortie au-delà de 75 °C et un déclassement de la tension d’entrée sous les 12 VCC (figure 2).

Les convertisseurs CC-CC isolés et entièrement encapsulés des séries PSC150W et PVC300 (quart de brique et demi-brique) sont également certifiés CEI 62368. Le PSC150W délivre jusqu’à 150 W à partir d’une entrée 14 VCC ~ 160 VCC, avec une sortie de 12 VCC à 54 VCC sur une plage de -40 °C à 105 °C. Pour le PVC300, une entrée de 9 VCC ~ 36 VCC délivre entre 12 VCC et 48 VCC pour un maximum de 300 W.

Les deux convertisseurs offrent un réglage de la tension, tandis que le PSC150W fournit également des broches pour un condensateur de maintien externe (10 ms-30 ms) et une résistance de verrouillage en cas de sous-tension (figure 3). Les fiches techniques des deux produits fournissent également des indications sur les circuits pour la CEM des modèles des classes A et B.

Convertisseurs CA-CC internes

Pour les applications IIoT à faible consommation et peu encombrantes, CUI, INC. propose également des options à cadre ouvert et encapsulées. Les séries VOF-4 et PSK-4 délivrent respectivement 4 W à 3 VCC ~ 24 VCC à partir d’une alimentation de 85 VCA ~ 305 VCA. Toutes deux sont certifiées CEI 62368, et la série VOF-4 est conforme aux catégories de surtension OVC II et OVC III. La série PSK-4 est conforme à la catégorie de surtension OVC III jusqu’à une altitude de 2 000 mètres. Elles se distinguent par un excellent taux d’efficacité de 82 % et une consommation d’énergie à vide de 0,075 W.

Un déclassement thermique doit être envisagé au-delà de 60 °C, la puissance de sortie étant limitée à 50 % de la valeur nominale à 80 °C.

Alimentations CA-CC externes

Certaines applications IIoT nécessitent une alimentation externe pouvant être utilisée dans n’importe quelle région du monde. Lorsqu’une puissance continue jusqu’à 36 W est nécessaire sur une plage de tension de 5,0 VCC à 48,0 VCC, des adaptateurs d’alimentation CA/CC SWI36 peuvent convenir.

Pour des charges plus importantes, les adaptateurs CA-CC SDI90B, certifiés CEI 62368, devraient être envisagés. Le SDI90B-U dispose d’une entrée CA CEI320/C14, tandis que le modèle SCI90B-T est équipé d’une entrée CEI320/C6. Les options de prise CC sont similaires à celles proposées avec la série SWI36, avec en plus une option DIN à 4 broches.

Convertisseurs de puissance pour les applications IIoT exigeantes

Par rapport à l’IoT, l’IIoT impose des exigences élevées en termes d’alimentation électrique. Il est donc essentiel d’examiner les fiches techniques des produits et de comparer leurs capacités avec vos exigences. Si les variations de température dans les environnements industriels sont souvent extrêmes, les températures élevées constituent le principal problème pour les systèmes électroniques. Il est également important de réfléchir à l’impact qu’un déclassement de puissance peut avoir sur votre application.

De plus, les alimentations en courant alternatif des installations fixes devront être conformes à la norme OVC III. Il est important de suivre l’évolution. Nous sommes en train de passer à la norme CEI 62368, ce qui signifie que même les sous-ensembles, tels que les convertisseurs de puissance, doivent être conformes à cette nouvelle norme.