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生态设计2019/1782——最新欧盟能效法规,以及我们如何符合合规要求

2020年7月14日作者 Ron Stull - 8分钟阅读

生态设计2019/1782——最新欧盟能效法规,以及我们如何符合合规要求

介绍

自加利福尼亚州于2004年颁布第一批能效要求以来,外部电源(EPS)的能效一直是电源制造商和原始设备制造商关注的焦点。自此之后,世界各地的政府纷纷采用、更新,甚至废止了各种能效要求,致使我们难以保持最新标准并确保产品在重要市场符合合规要求。最新的一些变化发生在2020年4月,欧盟管辖外部电源能效的生态设计2019/1782法规生效。新颁布的2019/1782标准并不是人们最初认为要实施的法规(预期会颁布欧盟能效标准2级要求)。再者,虽然新的能效限值普遍没有预期的要求严格,但是新标准确实纳入了新的强制性标签和文档要求。

欧洲能效标准发展历程

最新的变化发生在4月份,欧洲委员会(EC)将278/2009号法规替换为2019/1782号法规。前者是欧盟(EU)针对外部电源的最初能效要求,包含在2009/125/EC指令中,为能源相关产品(ERP)的生态设计要求确立了框架

此要求适用于连接到主电源且额定功率不超过250 W的封闭式电源,这种电源只有一个输出端,适用于家用和办公电子设备。278/2009明确声明,此类电源不适合医用适配器、电池充电器、不间断电源、卤素照明转换器,或电压转换器(230 Vac至110Vac的主电源转换)。

278/2009第1阶段

278/2009法规有两个实施阶段。第一阶段非常简单,从2010年开始实施。该标准相当于国际能效标记协议(IEMP)针对外部电源的四级标准,由能源之星创立,随后获得美国能源部(DOE)采纳。该标准规定了0.5 W的最大空载功耗,并且针对三种功耗区间界定了最低平均工作能效(见图1)。平均工作能效定义为在25%、50%、75%和100%负载时测得的平均能效。欧盟和美国要求均与能源之星IEMP保持一致,从而实现有效协调统一。

额定功率 NO-LOAD 能效
小于1 W 0.5 W 0.5 x Pout
1 W至51 W 0.5 W 0.090 * ln(Pout) + 0.500
51 W至250 W 0.5 W 0.85
图1:278/2009 第1阶段要求

第1阶段还加入了文档要求。制造商必需在其技术文档中包含有关合规评估结果的具体信息。

278/2009第2阶段

第2阶段的实施比第1阶段晚一年(2011年),大致相当于IEMP五级标准。美国大约在同一时间改用五级标准,从而保证了监管协调一致。这个新阶段纳入了三种新的产品类别:AC-AC、AC-DC和低电压。低电压定义为在电流额定值大于或等于550 mA时小于6 V的输出电压。所有这些类别都有各自的平均有效功耗限值,且此类限值同样被划分到上述三种功耗区间中。空载功耗限值除了按产品类别划分外,经过更新后,又加入了两个功耗区间(小于51 W和大于51 W)。

额定功率 AC-AC AC-DC 低电压
小于1 W 0.48 x Pout + 0.14 0.48 x Pout + 0.14 0.497 * Pout + 0.067
1 W至51 W 0.063 x ln(Pout) + 0.622 0.063 x ln(Pout) + 0.622 0.075 x ln(Pout) + 0.561
51 W至250 W 0.87 0.87 0.86
图2:278/2009第2阶段平均工作能效
额定功率 AC-AC AC-DC 低电压
小于51 W 0.5 W 0.3 W 0.3 W
大于51 W 0.5 W 0.5 W 不适用
图3:278/2009第2阶段空载功耗

到此为止,欧盟和美国已经实现总体协调一致。然而,澳大利亚、新西兰和加拿大等国家虽然也通过自己的计划(MEPS、GEMS、NRCan)达到IEMP标准,却至少落后了一个IEMP级别。如需更多信息,请访问外部电源能效标准。 

美国能源部六级、欧盟能效标准第5版和生态设计2019/1782

针对外部电源的“能源之星”计划在2010年(甚至是在欧盟启动其计划的第2阶段之前)就已经落幕了,并且只定义了5个IEMP级别,其余的级别均需留待未来发展。2016年,美国能源部更新了IEMP并提高了要求,称为能源部六级标准或就叫六级标准。除了提高现有类别的能效限值之外,美国能源部还增加了一个新的功耗区间和另外一个产品类别。该法规现在规定了一个大于250 W的区间,以及一类多输出电源。就目前而言,这实际上结束了美国和欧盟之间的协调一致。

另一方面,欧盟则继续要求达到五级标准,但从2013年开始,欧盟委员会的联合研究中心公布了在其外部电源能效行为准则第5版中定义的一份自愿标准,通常称为欧盟能效标准第5版或就叫欧盟能效标准。

具体的欧盟能效标准要求分为两个级别。1级要求生效于2014年,2级要求生效于2016年(美国同期颁布六级标准)。除了提高能效要求之外,欧盟能效标准引入的一个重要变化是在10%负载下增加了一个新的测试点,以证明在轻负载下能效会大幅下降,并且许多应用都会长时间处于这种状态之下。1级要求通常比能源部六级标准严格,而2级标准则更加严格。欧盟能效标准1级和2级要求都包含了能源部六级要求所没有的10%的负载要求,这意味着一旦欧盟能效标准变成强制性规定,欧美两个市场就会变得不同步。

图示各种能效级别

最新欧盟效率法规

2级要求并未如期于2016年强制实施,而是先推迟了两年,之后又推迟了两年。2020年,该标准最终遭到废弃,取而代之的是欧盟推出的全新生态设计2019/1782外部电源要求,这是一项法律要求,而非自愿要求。新法规基本上忽略了曾经的行为准则,而是建立在之前的第278/2009号法规的基础上,采用美国能源部六级标准的限值,两者只有微小的差异。和美国能源部六级标准一样,该法规增加了一个用于多输出适配器的类别,且其中不包括10%负载时的能效要求,但却规定了10%负载时的能效。新法规还继续延用250 W的限值范围,而美国能源部六级标准没有最高功率额定值。如果产品要在欧盟销售,那么除了性能标准之外,还要求在说明书、免费访问的网站和技术文档中提供产品标签和信息。

铭牌信息 值和精度 单位
输出功率 X.X W
输出电压 X.X V
输出电流 X.X A
图4:产品铭牌要求
发布的信息 值和精度 单位
制造商名称
型号标识
输入电压 X V
输入交流频率 X Hz
输出电压 X.X V
输出电流 X.X A
输出功率 X.X W
平均工作能效 X.X %
低负载能效 X.X %
空载功耗 X.XX W
图5:产品网站/说明手册要求
报告数量 说明
RMS输出电流 10%、25%、50%、75%和100%负载时测得值
RMS输出电压
有效输出功率
RMS输入电压 10%、25%、50%、75%和100%负载以及空载时测得值
RMS输入功率
总谐波失真
有功功率因数
功耗 10%、25%、50%、75%和100%负载时计算的值以及空载时测得值
工作模式能效 10%、25%、50%、75%和100%负载时测得值
平均工作能效 25%、50%、75%和100%负载时测得值
图6:技术文档要求

总览

这一新法规的实际影响是,设计满足美国能源部六级标准或欧盟二级能效标准效率和空载要求的电源将能满足新的生态设计2019/1782法规要求。但是,必须更新标签和技术文档,才能在欧盟实现完全达标并合法销售。

虽然这种总体协调一致在很大程度上简化了形势,但是这也让我们无法清晰地展望未来趋势。据推测,这一新法规至少会持续几年有效。然而和原先的法规不同的是,该法规并未写明第二阶段,因而我们无从推测下一步如何发展。

宽带隙半导体、可编程输出(例如,为USB电源传输规范设计的输出)、新核心材料、新拓扑和其他组件改进等新技术都在不断推动能效极限。在美国,研究人员已经在研究哪些新的能效限值较为切合实际,以及哪些产品应该纳入未来的法规范围内。

CUI通过利用GaN晶体管等最新技术,并按照现有最严格的能效标准进行设计,继续保持领先。无论您的目标市场是什么,CUI都将继续监控监管环境,以确保其适配器系列合规。

类别: 行业新闻安全与合规

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Ron Stull

Ron Stull

电源系统工程师

Ron Stull自2009年加入CUI以来,在模拟和数字电源以及AC-DC和DC-DC功率转换方面积累了丰富的知识和经验。他在CUI的工程团队中发挥重要作用,其职责包括应用支持、测试和验证以及设计。在从事电力工程工作之余,Ron会与他的妻子一起弹吉他、跑步和参加户外旅行,他们的目标是游遍所有美国国家公园。

 
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