- 全球?qū)G色電源的關(guān)注不斷增強(qiáng)
- 提高電源系統(tǒng)能效
全球?qū)G色電源的關(guān)注不斷增強(qiáng)，但這也為電源及電源適配器的設(shè)計(jì)增添了新的可變因素。設(shè)計(jì)人員不僅要一貫地考量目標(biāo)終端設(shè)備要求的設(shè)計(jì)規(guī)范，如今還必須顧及各種不斷演進(jìn)、交疊的能效標(biāo)準(zhǔn)。
這些不斷演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)帶來了多種可變因素。首先，標(biāo)準(zhǔn)本身也在不斷地變及多元化。既有政府規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如中國的中標(biāo)認(rèn)證中心(CSC)；也有業(yè)界目標(biāo)及操作實(shí)例，如正在制定的綠色網(wǎng)格(The Green Grid)數(shù)據(jù)中心能效衡量標(biāo)準(zhǔn)；還有節(jié)能項(xiàng)目的品牌和認(rèn)知度，如美國“能源之星”(ENERGY STAR®)；及獎(jiǎng)勵(lì)性項(xiàng)目，如 80 PLUS®。
因此，既有法規(guī)要求，又有自愿性項(xiàng)目；既有政府組織、業(yè)界團(tuán)體，又有影響綠色設(shè)計(jì)的第三方團(tuán)體。這些標(biāo)準(zhǔn)一旦設(shè)立，就會(huì)隨著發(fā)起組織向更高性能的設(shè)計(jì)作修改而不斷演進(jìn)，因而要求進(jìn)一步的工程設(shè)計(jì)。此外，不同地區(qū)和國家的標(biāo)準(zhǔn)也不同。一些業(yè)界組織致力做到全球化，雖然標(biāo)準(zhǔn)與政府規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有某些相同，但能效等級與適用的終端產(chǎn)品方面仍存在許多差別。
其次是，這些標(biāo)準(zhǔn)可能也可能不涉及全部三項(xiàng)能效領(lǐng)域：待機(jī)能耗、工作能效及功率因數(shù)。將待機(jī)能耗降至最低，是幾乎全球所有充電設(shè)備，及在相當(dāng)大部分時(shí)間內(nèi)電源插頭插在插座上、但并非常工作的其它產(chǎn)品的目標(biāo)。然而，某些功率較大的設(shè)備，如帶錄制功能的機(jī)頂盒(STB)，包含更多的狀態(tài)，而非簡單的工作(on)及關(guān)閉(off)，故要求有關(guān)產(chǎn)品處于待機(jī)模式時(shí)有更多的狀態(tài)定義。消耗大功率及長時(shí)間處于完全工作狀態(tài)的產(chǎn)品中，高工作能效目標(biāo)很常見。
ATX電源的工作能效就是很好的例子，顯示了能效標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)的特性，如“能源之星”首先著眼于將一般的65%能效提升至80%能效基準(zhǔn)；如今，能效達(dá)85%的ATX電源也已應(yīng)用；而90%能效的產(chǎn)品也在開發(fā)。功率消耗大于75 W的產(chǎn)品中常見最低功率因數(shù)比例要求。在電源中加入功率因數(shù)校正(PFC)可能會(huì)推動(dòng)設(shè)計(jì)人員考慮他們未使用過的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
第三項(xiàng)主要可變因素是市場需求。某些電源和電源適配器客戶根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)指定能效等級，還將要求擴(kuò)展至支持低于額定電平的交流電壓(Vac)電平，從而維持終端產(chǎn)品在輸入欠壓下的性能。當(dāng)然，客戶及設(shè)計(jì)人員一直致力把成本降至最低，故即便設(shè)計(jì)可能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)能效等級要求，但市場可能并不愿意為超出要求的能效付出成本。雖然某些產(chǎn)品必須符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但在市場未明朗化前, 某些高于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)達(dá)致獎(jiǎng)勵(lì)的終端產(chǎn)品需求較不明顯。開發(fā)電源及電源適配器的公司必須平衡法規(guī)要求及市場需求情況，并在商業(yè)上折衷考慮，平衡投入生產(chǎn)的設(shè)計(jì)數(shù)量及更大批量生產(chǎn)的優(yōu)勢。
借助高能效參考設(shè)計(jì)加快綠色電源系統(tǒng)上市
綠色電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在面對所有這些技術(shù)及市場可變因素的情況下，如何才能將其效率提升至最高？如同任何專業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須保持了解供應(yīng)商提供的最新器件及設(shè)計(jì)工具。設(shè)計(jì)復(fù)用、模塊化設(shè)計(jì)、可制造性設(shè)計(jì)及可持續(xù)性，都幫助提升設(shè)計(jì)效率。在計(jì)算機(jī)和手機(jī)等某些市場，主要芯片組供應(yīng)商提供參考設(shè)計(jì)，可能幫助客戶將產(chǎn)品快速上市。同樣，在電源及電源適配器市場，安森美半導(dǎo)體開發(fā)、測試及制造了一系列的公開參考設(shè)計(jì)，幫助綠色電源系統(tǒng)快速地應(yīng)用在市場上。
安森美半導(dǎo)體自成立伊始，推出了高能效的集成電路和分立元件，用于完整的電源管理應(yīng)用范圍。公司在2005年推出了首款GreenPoint®參考設(shè)計(jì)，用于綠色電源系統(tǒng)，即符合“80 PLUS®”規(guī)范的ATX電源系統(tǒng)。這公開參考設(shè)計(jì)中提供的文檔包括功能框圖和全部示意圖、物料單(BOM)、電路板布線圖、設(shè)計(jì)描述、性能測試結(jié)果，以及源自第三方測試的性能驗(yàn)證。這ATX設(shè)計(jì)在2007年更新，采用了最新的元器件及設(shè)計(jì)技術(shù)。2009年第一季這設(shè)計(jì)進(jìn)一步升級至80 PLUS®銀級性能等級(完整負(fù)載范圍及交流電壓條件下能效達(dá)85%)，與演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)齊步并進(jìn)。
安森美半導(dǎo)體還開發(fā)、測試及發(fā)布了其它的GreenPoint®公開參考設(shè)計(jì)，用于陰極射線管(CRT)和液晶顯示(LCD)電視、STB、數(shù)字至模式電視信號適配器(DTA)等。這些綠色參考設(shè)計(jì)涵蓋8 W(用于DTA)到305 W(用于ATX設(shè)計(jì))的寬廣功率范圍。安森美半導(dǎo)體還為市場提供了一系列的電源適配器參考設(shè)計(jì)，涵蓋5 W至200 W的功率范圍。
這些GreenPoint®參考設(shè)計(jì)均符合相關(guān)設(shè)備分類及功率電平最具挑戰(zhàn)的標(biāo)準(zhǔn)。這表示客戶在他們的綠色電源及電源適配器中使用這些設(shè)計(jì)，就能夠快速地將其產(chǎn)品推向全球市場，并符合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員也可以選擇調(diào)配其設(shè)計(jì)，用于某些區(qū)域市場，可能是使用價(jià)格相對較廉價(jià)的無源元件來降低BOM成本，同時(shí)仍滿足不那么嚴(yán)格的要求。這使他們公司能夠提供價(jià)格-性能點(diǎn)各不相同的全套產(chǎn)品組合，并維持基本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)來提高他們的設(shè)計(jì)效率。
安森美半導(dǎo)體的所有GreenPoint®參考設(shè)計(jì)都可立即投入生產(chǎn)，它們采用已面世的硅器件。此外，這些參考設(shè)計(jì)中使用的所有安森美半導(dǎo)體器件都為無鉛產(chǎn)品，且符合RoHS指令要求。
隨著各種電源能效、法規(guī)、獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目、企業(yè)自發(fā)性項(xiàng)目和消費(fèi)者意識的改變，電源及電源適配器也趨于更綠色環(huán)保，因而設(shè)計(jì)工程師也將面對更多不同的可變因素。設(shè)計(jì)復(fù)用、模塊化設(shè)計(jì)及諸如GreenPoint®的業(yè)界參考設(shè)計(jì)將不斷成為加強(qiáng)生產(chǎn)力的珍貴工具。
