- 全球對綠色電源的關注不斷增強
- 提高電源系統(tǒng)能效
全球對綠色電源的關注不斷增強，但這也為電源及電源適配器的設計增添了新的可變因素。設計人員不僅要一貫地考量目標終端設備要求的設計規(guī)范，如今還必須顧及各種不斷演進、交疊的能效標準。
這些不斷演進的標準帶來了多種可變因素。首先，標準本身也在不斷地變及多元化。既有政府規(guī)范標準，如中國的中標認證中心(CSC)；也有業(yè)界目標及操作實例，如正在制定的綠色網(wǎng)格(The Green Grid)數(shù)據(jù)中心能效衡量標準；還有節(jié)能項目的品牌和認知度，如美國“能源之星”(ENERGY STAR®)；及獎勵性項目，如 80 PLUS®。
因此，既有法規(guī)要求，又有自愿性項目；既有政府組織、業(yè)界團體，又有影響綠色設計的第三方團體。這些標準一旦設立，就會隨著發(fā)起組織向更高性能的設計作修改而不斷演進，因而要求進一步的工程設計。此外，不同地區(qū)和國家的標準也不同。一些業(yè)界組織致力做到全球化，雖然標準與政府規(guī)范標準有某些相同，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，這些標準可能也可能不涉及全部三項能效領域：待機能耗、工作能效及功率因數(shù)。將待機能耗降至最低，是幾乎全球所有充電設備，及在相當大部分時間內電源插頭插在插座上、但并非常工作的其它產(chǎn)品的目標。然而，某些功率較大的設備，如帶錄制功能的機頂盒(STB)，包含更多的狀態(tài)，而非簡單的工作(on)及關閉(off)，故要求有關產(chǎn)品處于待機模式時有更多的狀態(tài)定義。消耗大功率及長時間處于完全工作狀態(tài)的產(chǎn)品中，高工作能效目標很常見。
ATX電源的工作能效就是很好的例子，顯示了能效標準不斷演進的特性，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；如今，能效達85%的ATX電源也已應用；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)可能會推動設計人員考慮他們未使用過的不同拓撲結構。
第三項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)相應標準指定能效等級，還將要求擴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。當然，客戶及設計人員一直致力把成本降至最低，故即便設計可能達到標準能效等級要求，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)范標準，但在市場未明朗化前, 某些高于規(guī)范標準達致獎勵的終端產(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)的設計數(shù)量及更大批量生產(chǎn)的優(yōu)勢。
借助高能效參考設計加快綠色電源系統(tǒng)上市
綠色電源系統(tǒng)設計人員在面對所有這些技術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)設計，設計人員必須保持了解供應商提供的最新器件及設計工具。設計復用、模塊化設計、可制造性設計及可持續(xù)性，都幫助提升設計效率。在計算機和手機等某些市場，主要芯片組供應商提供參考設計，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，安森美半導體開發(fā)、測試及制造了一系列的公開參考設計，幫助綠色電源系統(tǒng)快速地應用在市場上。
安森美半導體自成立伊始，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用范圍。公司在2005年推出了首款GreenPoint®參考設計，用于綠色電源系統(tǒng)，即符合“80 PLUS®”規(guī)范的ATX電源系統(tǒng)。這公開參考設計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、設計描述、性能測試結果，以及源自第三方測試的性能驗證。這ATX設計在2007年更新，采用了最新的元器件及設計技術。2009年第一季這設計進一步升級至80 PLUS®銀級性能等級(完整負載范圍及交流電壓條件下能效達85%)，與演進的標準齊步并進。
安森美半導體還開發(fā)、測試及發(fā)布了其它的GreenPoint®公開參考設計，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。這些綠色參考設計涵蓋8 W(用于DTA)到305 W(用于ATX設計)的寬廣功率范圍。安森美半導體還為市場提供了一系列的電源適配器參考設計，涵蓋5 W至200 W的功率范圍。
這些GreenPoint®參考設計均符合相關設備分類及功率電平最具挑戰(zhàn)的標準。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計，就能夠快速地將其產(chǎn)品推向全球市場，并符合當?shù)貥藴?。設計人員也可以選擇調配其設計，用于某些區(qū)域市場，可能是使用價格相對較廉價的無源元件來降低BOM成本，同時仍滿足不那么嚴格的要求。這使他們公司能夠提供價格-性能點各不相同的全套產(chǎn)品組合，并維持基本的產(chǎn)品設計來提高他們的設計效率。
安森美半導體的所有GreenPoint®參考設計都可立即投入生產(chǎn)，它們采用已面世的硅器件。此外，這些參考設計中使用的所有安森美半導體器件都為無鉛產(chǎn)品，且符合RoHS指令要求。
隨著各種電源能效、法規(guī)、獎勵項目、企業(yè)自發(fā)性項目和消費者意識的改變，電源及電源適配器也趨于更綠色環(huán)保，因而設計工程師也將面對更多不同的可變因素。設計復用、模塊化設計及諸如GreenPoint®的業(yè)界參考設計將不斷成為加強生產(chǎn)力的珍貴工具。
