外接电源节能新标准

日期:2019-02-21
 
外部电源的设计者必须确保其产品符合世界不同地区的现行法规
作者:Rafal Kasikowski,设计工程师/电源专家,TT Electronics
 
外部电源(EPS)与它们提供电力的设备分开放置在一个单独的外壳中,对全球总用电量做出了巨大贡献。随着各国政府努力履行其持续的环境责任,解决电力转换效率低下问题已成为全球的一项关键要求。
随着政府和消费者越来越意识到当今生活方式和电力设备对环境的影响,一些新的、通常是平行的关于EPS节能的法规已经制定出来。这些法规旨在确保EPS具有较高的平均能效和最低的空载功耗。在美国,能源部(DOE)制定了一套新的法规(六级标准),并于2016年初生效,欧盟遵循了欧盟的行为准则(CoC)标准(一级和二级)[2]。欧洲倡议是自愿的,尚未生效,但规范在不久的将来仍有可能在欧盟中具有约束力。外部电源的设计者必须跟踪最新的发展,以确保他们的产品符合世界不同地区的现行法规。
 
六级标准如何降低能耗?
DOE的六级法规定义了两个性能标准:在激活模式下的空载功耗和最低平均效率限值(在25%、50%、75%和满负荷下测量),并涵盖以下产品范围:
单电压外部AC-DC电源,基本电压(输出电压≥6V)
单电压外部AC-DC电源,低压(输出电压低于6 V)
单电压外部AC-AC电源,基本电压(输出电压≥6 V)
单电压外部AC-AC电源,低压(输出电压低于6 V)
多电压外部电源
下表给出了最低平均效率阈值和属于上述类别的最大待机功率EPS。
 
图1:AC-DC基本电压外部电源
 
DOE六级法规比以前的适用法规更难满足,并增加了一种新的多电压外部电源和一种新的输出功率级250W阈值。在表中,多电压EPS被定义为“设计用于将线电压AC输入转换为大于一个同时的较低电压输出,而ln(Pout)是指输出功率的自然对数。DOE规则区分了直接操作(一种可以在没有电池辅助的非电池充电器情况下操作消费品的外部电源)和间接操作EPS。属于直接操作类别的大多数EPS(见[1])将符合上表。
 
欧盟外部电源行为准则
在欧盟,欧盟委员会联合研究中心制定了新的节能标准,以鼓励制造商开发低环境影响的产品。与能源部的规定类似,新的欧洲计划旨在最大限度地减少外部电源在空载和负载条件下的能耗。到目前为止,建议的条例是自愿的,目前仍在修订中,包括两组要求,一级和二级。一级条款实际上与能源部的六级规定相当,尽管存在某些差异。在建议的文件中,除了在主动模式下的四点平均效率外,还实施了一个新的10%的措施。此外,直接和间接EPS没有分离,大功率EPS(Pout > 250 W)不属于法规的主题。二级CoC更具野心和更严格的要求,并将空载功耗和最低平均值的要求提高到高于DOE的六级和CoC的一级。
图2:有源模式基本电压>/=6V的CoC 1级和2级能效标准
图3:有源模式基本电压<6V的CoC 1级和2级能效标准
 
EPS设计师应该怎么做?
尽管在本文讨论的规范中,只有DOE的六级规范是强制性的,且CoC一级和二级要求都尚未生效,但电源设计工程师和制造商应做好准备,并开始规划满足关键性能标准所需的不可避免的变化。
 
TT Electronics
TT Electronics正在积极应对我们的环境责任,并在我们位于英国诺里奇的电源研究和设计中心投资研发,以设计出符合和超过最新和最严格标准的一些产品。这一点虽然具有挑战性,但可以通过实施最新的技术和拓扑来实现,这些技术和拓扑具有固有的更高的效率和较低的待机电源特性。然而,解决新的待机电源和效率要求不应影响电能质量,应用时必须仔细考虑该技术。利用降低频率功能以提高轻负载效率的开关稳压器可能会使影响最终用户的输出电压参数恶化,或者在最坏情况下,如果突发模式在可听见的频率范围内,会使产品不适合某些应用。
 
总结
人们普遍认为,我们今天的生活方式会对环境产生不利影响,而且这些影响也在增加。新的EPS效率标准立法正在实施,以抵消这些影响,旨在降低能源消耗和减少二氧化碳排放。这将节省资金和/或允许将节省的千瓦重新提供给不同的应用。随着EPS设计师和制造商承诺提供符合快速发展的法规的产品,他们越来越了解这一行动过程的好处。节能型EPS的开发和生产也是区分新型环保型EPS与老式EPS的一种方式,从而提高市场份额。
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