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电源越来越“绿”,安森美半导体展示高能效解决方案

时间:2018-11-06 来源:互联网 关键字:GreenPoint   

近年来,世界各地乃至中国都越来越关注、并推动着“绿色电源”的发展。

对于电源而言,既要充分利用电能,又要尽可能地减少不必要的电能消耗或损耗。作为备受业界瞩目的“节电王”,安森美半导体的汽车及电源管理部全球销售及市场总监郑兆雄先生指出,需要以系统的途径来提高电源能效,即提升电源工作效率、降低待机能耗并提升功率因数,以此来造就更加绿色的电源。

能效规范标准渐多,计算机电源成关注焦点

本文引用地址: http://power.21ic.com//ene/technical/201811/78424.html

而从近年来涌现出的各种新兴能效标准来看,主要也是围绕着这三方面中的一部分或全部来作出规定。例如,为了改善功率因数,减少电网中的谐波污染,国际电工委员会(IEC)出台了61000-3-2标准。而在提高电源工作效率和降低待机能耗方面的规范标准则更多。以外置电源为例,美国“能源之星”(ENERGY STAR®)和中国中标认证中心电源适配器节能认证项目、美国加州能源委员会(CEC)以及欧盟行为准则等都对不同额定输出功率的外置电源(电源适配器)的作出了规定,如对于打印机和笔记本电脑等所适用的功率大于49 W (CEC此项为大于51 W)的适配器,要求的最低工作效率大部分都是0.85,仅欧盟行为准则为0.84;而在待机(空载)模式下,纷纷要求在0.5 W甚至是0.3 W以下。

对于家庭中普遍使用的电视机而言,中国中标认证中心(CSC)、韩国“Energy Saving”、欧盟生态标签(EU Eco-Lable)等标准的待机能耗要求为3 W,而欧洲高能效电器组织(GEEA)、美国1 W总统待机令以及“能源之星”等要求为1 W甚至低于1 W。

此外,计算机在人们日常工作生活中的应用非常广泛。目前普通的计算机电源效率仅在70%左右,这方面的电源能效提升潜力较大,成为了业界关注和努力的一个焦点。例如,2004年开始在美国启动并由Ecos Consulting管理的“80 PLUS®”要求计算机电源在20%、50%和80%负载条件下都达到80%甚至更高的工作效率,并且具有0.9或更高的功率因数。

而“能源之星”针对计算机电源的要求也在不断升级。“能源之星” 4.0版规范的自2007年7月20日开始生效,要求台式机在待机和休眠模式下的功率消耗分别不超过2.0 W和4.0 W,且对空闲(Idle)状态下的功率消耗也作出了规定(A类≤ 50.0 W;B类≤ 65.0 W;C类≤95.0 W);而在20%、50%和100%负载条件下的效率最低达80%。此外,更新的5.0版规范第一阶段要求将于2009年7月1日开始生效,将要求使用内置电源的计算机在50%负载条件下工作效率最低达85%,而在20%和100%负载条件下最低效率达到82%。

业界还涌现了新的节能要求,如吸引了诸多知名计算机厂商参与的计算产业气候拯救行动(CSCI)的要求,如表1所示。我们可以发现,不同的规范之间也在相互影响,有着趋近甚至趋同的趋势。如能源之星针对计算机的5.0版规范与CSCI便呈现出一定程度的吻合。

表1:CSCI提出的计算机电源在不同负载条件下的最低能效要求实现时间表。

安森美半导体的ATX高能效电源解决方案

安森美半导体展示了业界率先符合并超越“能源之星”4.0版规范要求的300 W GreenPointTM ATX电源参考设计。该参考设计包含的关键产品包括采用连续导电模式(CCM)的PFC控制器NCP1653、用作主开关电源控制器的有源钳位脉宽调制(PWM)电压模式控制器NCP1562、用作待机稳压器的NCP1027、同步后稳压器NCP4330和8 A、600 V功率整流器MSR860。这参考设计在100%负载时达到86.5%的工作效率,在20%轻载条件下也达到82.5%的高效率,并符合IEC61000-3-2功率因数要求。

为了符合“能源之星”的更新要求,ATX电源成本存在上升压力。所幸的是,美国政府出台了补贴计划,针对ATX电源工作效率在80%以上的电脑每台补贴5美元,这将鼓励厂商开发并推出更加绿色环保的电源。安森美半导体的郑兆雄预计,在2006年至2009年间,每台ATX电源中可用的安森美半导体器件价值将从3.7美元增加至4.9美元。


图1:安森美半导体工作效率达85%的ATX电源参考设计。

此外,鉴于更新版的“能源之星”计算机电源规范也将于2009年生效,安森美半导体已经开始提前卡位,预备推出能效更高的解决方案。郑兆雄透露,安森美半导体预计将于2008年第二季度推出工作效率高达85%的ATX电源参考设计。该参考设计中的关键器件包括NCP1653/4、NCP1027、NCP1396、NCP4302和MBRS340等。

除了稳定增长的计算机市场,安森美半导体也将目光瞄准另一个呈现爆炸性增长的市场——液晶电视。该公司此前针对液晶电视推出的220 W GreenPoint TM电源参考设计包括NCP1395、NCP5181、NCP1653、NCP1027等关键器件,在115 V和230 V输入条件下分别可达到最高接近89%和91%的效率。而在此次IIC-China 2008期间,安森美半导体还宣布推出第二代的220 W GreenPoint TM液晶电视电源参考设计。新的参考设计包括NCP1396、NCP1605和NCP1027等关键器件。郑兆雄强调,与第一代相比,第二代的参考设计将实现更高的电源能效。

郑兆雄说,安森美半导体已推出了多款GreenPoint TM电源参考设计,针对从5 W到300 W的不同应用。他并举例机顶盒卫星接受器,说明采用高能效的解决方案不一定涉及较高的成本,就如美国有个厂商采用安森美半导体的机顶盒卫星接受器电源方案后,与目前市场上的电源方案比较有以下大幅改善:80 W负载时能效由原来的75%增至80%;空负载连接时,输入功率由原来的2.5 W降为700 mW;不需要用于12 V输出的后压差稳压器;没有屏蔽;不需要定制高感的EMI滤波器,采用市场上现有的电感就可以;最后,物料成本也由原来的10美元降低至7.2美元。上例可说是双赢方案,不单提高电源工作能效,降低空载功耗,整体成本也减少了28%,所以关键在整体的设计。

安森美半导体除可提升电源工作效率、降低待机能耗并提升功率因数外,还配以广泛的分立器件及领先的封装技术,提供整体的提高电源能效方法。

最新电路保护及电源控制方案帮助实现更可靠系统

对于系统厂商而言,不仅需要采用能效更高的电源解决方案,也需要采用更新的电路保护及电源控制解决方案,以此帮助实现更加可靠的系统。

以电路保护为例,其应用基本上可分为三个类型,分别是高能量应用(如电信交换机和供电线路等)、中等能量应用(如计算机网络、工厂自动化设备等)和较低能量/高压应用( 如个人娱乐及信息系统等)。安森美半导体亚太区标准产品部市场营销副总裁麦满权表示,该公司针对这些应用均可提供相应的电路保护产品,并且在业界具有竞争优势,如安森美半导体新近推出的ESD9L ESD保护解决方案具有业界最低的钳位电压、最低的电容和最小巧的双引脚封装,高于竞争产品水平。

而在电源控制方面,近年来涌现出来的一个趋势便是采用高性能的锁相环(PLL)来替代多种晶体振荡器(XO)或压控晶体振荡器(VCXO)。麦满权指出,安森美半导体的高性能PureEdgeTM PLL锁相环技术,提供高灵活性和可编程能力,支持扩频和可编程延迟等新特征,采用低成本晶体即可提供多种可供选择的频率,并且1个PLL IC就可以替代系统中的多个晶振模块,从而带来稳固的成本降低,无须扇出缓冲器或转换器;具备多个逻辑系列输出等级;扇出板面积优化;简化了物料清单也缩短了交货周期;此外,由于使得系统采用更少的机械元件,也提高了系统的可靠性。

麦满权说,安森美半导体拥有所需的系统专知来应对当前及未来的电源及电源管理挑战,并拥有转换模拟及电源IC设计专知为现实所需的产品,安森美半导体的广泛产品系列能够提供器件及系统级解决方案,帮助客户实现更加高效、可靠的系统;再配以全球的供应链管理,使客户能在想要的时间、地点及渠道供货。

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