能效跨越发展的游戏继续——请务必做好准备

2017年5月9日 由 Jeff Schnabel 编制

能效跨越发展的游戏继续——请务必做好准备

要想体会能效及其标准的完整故事,我们必须了解其动机。很简单,就是要节约能源。实际上早在20世纪90年代,人们就开始协同努力,减少能源,尤其是不可再生资源的使用,当时美国推出能源之星®计划,通过自愿贴标这一举措,让计算机硬件和大型家电购买者在能源使用方面做出明智的决策。

当时位于1998的加利福尼亚大学伯克利实验室开展了一项研究,揭示了高达5%的美国生活用电总消耗量因采用外接电源适配器产生待机功耗而遭到浪费。当时,多数电源适配器采用线性功率转换技术,正常工作能效低至50%。终端设备关闭或断开连接之后,电源仍然继续消耗能量。

我们的故事就从这里说起,加州能源委员会(CEC)于2004年引入强制性能效标准。其他立法者担心越来越多的外接电源适配器可能导致待机功耗增长至高达家庭用电总量的30%,因而也快速跟进,这一情况可以在我们的《能效标准推行时间表》中看出。这一时间表描绘了监管标准发展的几个阶段(如今我们称之为级别,从三级发展为目前的六级)。

这一时间表的另一明显特征是这些能效法规在不同地区和不同时间的采用方式相当混乱,有些是强制执行的,而有些则是自愿采用的。这种跨越式推进风格不可避免地会给设备制造商,尤其是那些希望向全球市场供应产品的制造商,带来挑战。因此这就意味着,直到各类标准达到我们经常谈及的统一之前,OEM都必须不断留意新的能效提案并迅速将其实现在自身设计中。

外部能效标准时间信息表
这一时间表体现了过去十年的动荡监管环境
(点击放大)

能源部的现行六级能效法规

目前,六级是强制性法规的最高标准,该标准自2016年2月开始在美国生效。该标准大部分沿用了欧盟行为准则(CoC)1级规定。该标准于2014年在欧盟以自愿标准引入,并且作为例外情况附加了1级能效要求,针对10%负载条件作出规定。众所周知,电源适配器在低负载状态下能效很低,从而给电源制造商带来了另一个必须攻克的设计挑战。

欧盟的CoC2级推荐要求

遗憾的是,能效标准的演变还在继续。提议于2018年立法的欧盟CoC2级标准明显收紧了美国能源部(DoE)在其六级法规中设定的限值。这些被降低的限值适用于最低平均有效能效(在25%、50%、75%和满载时测得)、新的10%负载效率测量值和最高空载能耗。正如下表所示,该标准还针对各类低压和基准电压电源适配器定义了限值。举例说明这些标准变得有多严格,试想一台电源的铭牌额定值为49W至250W。这一值现在在六级法规下的最高空载功耗限值为210mW,而在CoC 1级标准下则为250mW,但是现在的功耗必须低于150mW才能满足2级标准。

欧盟能效标准Tier 1单电压外部AC-DC电源,低电压
铭牌输出功率(Pout) 活动模式下的最小平均效率
用小数表示
活动模式下的10%负载平均效率
用小数表示
空载模式下的最大功率(W)
0.3 W ≤ Pout < 1 W ≥ 0.50 x Pout +0.086 ≥ 0.50 x Pout ≤ 0.150
1 W < Pout ≤ 49 W ≥ 0.0755 x ln(Pout) + 0.586 ≥ 0.072 x ln(Pout) + 0.50 ≤ 0.150
49 W < Pout ≤ 250 W ≥ 0.880 ≥ 0.780 ≤ 0.250
Pout > 250 W 不适用 不适用 不适用
针对低压电源适配器的CoC2级能效规格。低压电源适配器的分类标准是拥有低于6伏特的铭牌输出电压和大于或等于550毫安的铭牌输出电流。
欧盟能效标准Tier2单电压外部AC-DC电源,基准电压
铭牌输出功率(Pout) 活动模式下的最小平均效率
用小数表示
活动模式下的10%负载平均效率
用小数表示
空载模式下的最大功率(W)
0.3 W ≤ Pout ≤ 1 W ≥ 0.50 x Pout + 0.169 ≥ 0.50 x Pout + 0.060 ≤ 0.075
1 W < Pout ≤ 49 W ≥ 0.071 x ln(Pout) - 0.00115 x Pout + 0.670 ≥ 0.071 x ln(Pout) - 0.00115 x Pout + 0.570 ≤ 0.075
49 W < Pout ≤ 250 W ≥ 0.890 ≥ 0.790 ≤ 0.150
Pout > 250 W 不适用 不适用 不适用
针对基准电压电源适配器的CoC2级能效规格。只要不是归类为低电压的所有电源适配器都是基准电压电源适配器。

保持达标

很明显,OEM要想把同一种产品销售到不同地区的市场,最好采用“面向未来”的设计,确保他们发货的设备带有符合最严格能效标准的外接电源适配器。为此,务必要和有能力运用前沿设计,交付同时满足当前和未来标准的能效性能的电源制造商合作。CUI引以为豪的是,我们能够帮助客户保持领先。我们已经修改我们的电路结构以满足所有负载级别的能效要求,近期宣布我们的多数外接AC-DC电源目前均符合CoC 1级和2级能效规定。

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Jeff Schnabel

Jeff Schnabel

全球营销副总裁

Jeff Schnabel 在电子行业有着超过 15 年经验,对产品、技术及设计工程师感兴趣的标准了解甚广。他一直通过开发公司广泛的工程资源和工具库、扩大 CUI 的全球品牌,并为公司未来发展找准定位,来致力于使 CUI 成为行业思想领袖。Jeff喜欢在休息时间远足、旅行或陪伴他的孩子,同时从事第二职业,担任业余竞吃选手。

 
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