《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電源越來越“綠”,,安森美半導(dǎo)體展示高能效解決方案

2008-03-12
作者:安森美半導(dǎo)體

近年來,世界各地乃至中國都越來越關(guān)注,、并推動著“綠色電源”的發(fā)展。

對于電源而言,既要充分利用電能,,又要盡可能地減少不必要的電能消耗或損耗,。作為備受業(yè)界矚目的“節(jié)電王”,,安森美半導(dǎo)體" title="安森美半導(dǎo)體">安森美半導(dǎo)體的汽車及電源管理部全球銷售及市場總監(jiān)鄭兆雄先生指出,需要以系統(tǒng)的途徑來提高電源能效,,即提升電源工作效率,、降低待機能耗并提升功率因數(shù)" title="功率因數(shù)">功率因數(shù),以此來造就更加綠色的電源,。

能效規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)漸多,,計算機電源成關(guān)注焦點
而從近年來涌現(xiàn)出的各種新興能效標(biāo)準(zhǔn)來看,主要也是圍繞著這三方面中的一部分或全部來作出規(guī)定,。例如,,為了改善功率因數(shù),,減少電網(wǎng)中的諧波污染,國際電工委員會(IEC)出臺了61000-3-2標(biāo)準(zhǔn),。而在提高電源工作效率和降低待機能耗方面的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)則更多,。以外置電源為例,美國“能源之星" title="能源之星">能源之星”(ENERGY STAR?)和中國中標(biāo)認(rèn)證中心電源適配器節(jié)能認(rèn)證項目,、美國加州能源委員會(CEC)以及歐盟行為準(zhǔn)則等都對不同額定輸出功率的外置電源(電源適配器)的作出了規(guī)定,,如對于打印機和筆記本電腦等所適用的功率大于49 W (CEC此項為大于51 W)的適配器,要求的最低工作效率大部分都是0.85,,僅歐盟行為準(zhǔn)則為0.84,;而在待機(空載)模式下,紛紛要求在0.5 W甚至是0.3 W以下,。

對于家庭中普遍使用的電視機而言,,中國中標(biāo)認(rèn)證中心(CSC)、韓國“Energy Saving”,、歐盟生態(tài)標(biāo)簽(EU Eco-Lable)等標(biāo)準(zhǔn)的待機能耗要求為3 W,,而歐洲高能效電器組織(GEEA)、美國1 W總統(tǒng)待機令以及“能源之星”等要求為1 W甚至低于1 W,。

此外,,計算機在人們?nèi)粘9ぷ魃钪械膽?yīng)用非常廣泛。目前普通的計算機電源效率僅在70%左右,,這方面的電源能效提升潛力較大,,成為了業(yè)界關(guān)注和努力的一個焦點。例如,,2004年開始在美國啟動并由Ecos Consulting管理的“80 PLUS?”要求計算機電源在20%,、50%和80%負(fù)載條件下都達到80%甚至更高的工作效率,并且具有0.9或更高的功率因數(shù),。

而“能源之星”針對計算機電源的要求也在不斷升級,。“能源之星” 4.0版規(guī)范的自2007年7月20日開始生效,,要求臺式機在待機和休眠模式下的功率消耗分別不超過2.0 W和4.0 W,,且對空閑(Idle)狀態(tài)下的功率消耗也作出了規(guī)定(A類≤ 50.0 W;B類≤ 65.0 W,;C類≤95.0 W),;而在20%、50%和100%負(fù)載條件下的效率最低達80%,。此外,,更新的5.0版規(guī)范第一階段要求將于2009年7月1日開始生效,將要求使用內(nèi)置電源的計算機在50%負(fù)載條件下工作效率最低達85%,,而在20%和100%負(fù)載條件下最低效率達到82%,。

業(yè)界還涌現(xiàn)了新的節(jié)能要求,,如吸引了諸多知名計算機廠商參與的計算產(chǎn)業(yè)氣候拯救行動(CSCI)的要求,,如表1所示,。我們可以發(fā)現(xiàn),不同的規(guī)范之間也在相互影響,,有著趨近甚至趨同的趨勢,。如能源之星針對計算機的5.0版規(guī)范與CSCI便呈現(xiàn)出一定程度的吻合。
表1:CSCI提出的計算機電源在不同負(fù)載條件下的最低能效要求實現(xiàn)時間表,。

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安森美半導(dǎo)體的ATX高能效電源解決方案
安森美半導(dǎo)體展示了業(yè)界率先符合并超越“能源之星”4.0版規(guī)范要求的300 W GreenPointTM ATX參考設(shè)計" title="參考設(shè)計">參考設(shè)計" title="電源參考設(shè)計" title="電源參考設(shè)計">電源參考設(shè)計">電源參考設(shè)計,。該參考設(shè)計包含的關(guān)鍵產(chǎn)品包括采用連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)的PFC控制器NCP1653、用作主開關(guān)電源控制器的有源鉗位脈寬調(diào)制(PWM)電壓模式控制器NCP1562,、用作待機穩(wěn)壓器的NCP1027,、同步后穩(wěn)壓器NCP4330和8 A、600 V功率整流器MSR860,。這參考設(shè)計在100%負(fù)載時達到86.5%的工作效率,,在20%輕載條件下也達到82.5%的高效率,并符合IEC61000-3-2功率因數(shù)要求,。

為了符合“能源之星”的更新要求,,ATX電源成本存在上升壓力。所幸的是,,美國政府出臺了補貼計劃,,針對ATX電源工作效率在80%以上的電腦每臺補貼5美元,這將鼓勵廠商開發(fā)并推出更加綠色環(huán)保的電源,。安森美半導(dǎo)體的鄭兆雄預(yù)計,,在2006年至2009年間,每臺ATX電源中可用的安森美半導(dǎo)體器件價值將從3.7美元增加至4.9美元,。


圖1:安森美半導(dǎo)體工作效率達85%的ATX電源參考設(shè)計,。

此外,鑒于更新版的“能源之星”計算機電源規(guī)范也將于2009年生效,,安森美半導(dǎo)體已經(jīng)開始提前卡位,,預(yù)備推出能效更高的解決方案。鄭兆雄透露,,安森美半導(dǎo)體預(yù)計將于2008年第二季度推出工作效率高達85%的ATX電源參考設(shè)計,。該參考設(shè)計中的關(guān)鍵器件包括NCP1653/4、NCP1027,、NCP1396,、NCP4302和MBRS340等。

除了穩(wěn)定增長的計算機市場,,安森美半導(dǎo)體也將目光瞄準(zhǔn)另一個呈現(xiàn)爆炸性增長的市場——液晶電視,。該公司此前針對液晶電視推出的220 W GreenPoint TM電源參考設(shè)計包括NCP1395,、NCP5181、NCP1653,、NCP1027等關(guān)鍵器件,,在115 V和230 V輸入條件下分別可達到最高接近89%和91%的效率。而在此次IIC-China 2008期間,,安森美半導(dǎo)體還宣布推出第二代的220 W GreenPoint TM液晶電視電源參考設(shè)計,。新的參考設(shè)計包括NCP1396、NCP1605和NCP1027等關(guān)鍵器件,。鄭兆雄強調(diào),,與第一代相比,第二代的參考設(shè)計將實現(xiàn)更高的電源能效,。

鄭兆雄說,,安森美半導(dǎo)體已推出了多款GreenPoint TM電源參考設(shè)計,針對從5 W到300 W的不同應(yīng)用,。他并舉例機頂盒衛(wèi)星接受器,,說明采用高能效的解決方案不一定涉及較高的成本,就如美國有個廠商采用安森美半導(dǎo)體的機頂盒衛(wèi)星接受器電源方案后,,與目前市場上的電源方案比較有以下大幅改善:80 W負(fù)載時能效由原來的75%增至80%,;空負(fù)載連接時,輸入功率由原來的2.5 W降為700 mW,;不需要用于12 V輸出的后壓差穩(wěn)壓器,;沒有屏蔽;不需要定制高感的EMI濾波器,,采用市場上現(xiàn)有的電感就可以,;最后,物料成本也由原來的10美元降低至7.2美元,。上例可說是雙贏方案,,不單提高電源工作能效,降低空載功耗,,整體成本也減少了28%,,所以關(guān)鍵在整體的設(shè)計。

安森美半導(dǎo)體除可提升電源工作效率,、降低待機能耗并提升功率因數(shù)外,,還配以廣泛的分立器件及領(lǐng)先的封裝技術(shù),提供整體的提高電源能效方法,。

最新電路保護及電源控制方案幫助實現(xiàn)更可靠系統(tǒng)
對于系統(tǒng)廠商而言,,不僅需要采用能效更高的電源解決方案,也需要采用更新的電路保護及電源控制解決方案,以此幫助實現(xiàn)更加可靠的系統(tǒng),。

以電路保護為例,,其應(yīng)用基本上可分為三個類型,分別是高能量應(yīng)用(如電信交換機和供電線路等),、中等能量應(yīng)用(如計算機網(wǎng)絡(luò),、工廠自動化設(shè)備等)和較低能量/高壓應(yīng)用( 如個人娛樂及信息系統(tǒng)等)。安森美半導(dǎo)體亞太區(qū)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部市場營銷副總裁麥滿權(quán)表示,,該公司針對這些應(yīng)用均可提供相應(yīng)的電路保護產(chǎn)品,,并且在業(yè)界具有競爭優(yōu)勢,如安森美半導(dǎo)體新近推出的ESD9L ESD保護解決方案具有業(yè)界最低的鉗位電壓,、最低的電容和最小巧的雙引腳封裝,高于競爭產(chǎn)品水平,。

而在電源控制方面,,近年來涌現(xiàn)出來的一個趨勢便是采用高性能的鎖相環(huán)(PLL)來替代多種晶體振蕩器(XO)或壓控晶體振蕩器(VCXO)。麥滿權(quán)指出,,安森美半導(dǎo)體的高性能PureEdgeTM PLL鎖相環(huán)技術(shù),,提供高靈活性和可編程能力,支持?jǐn)U頻和可編程延遲等新特征,,采用低成本晶體即可提供多種可供選擇的頻率,,并且1個PLL IC就可以替代系統(tǒng)中的多個晶振模塊,從而帶來穩(wěn)固的成本降低,,無須扇出緩沖器或轉(zhuǎn)換器,;具備多個邏輯系列輸出等級;扇出板面積優(yōu)化,;簡化了物料清單也縮短了交貨周期,;此外,由于使得系統(tǒng)采用更少的機械元件,,也提高了系統(tǒng)的可靠性,。

麥滿權(quán)說,安森美半導(dǎo)體擁有所需的系統(tǒng)專知來應(yīng)對當(dāng)前及未來的電源及電源管理挑戰(zhàn),,并擁有轉(zhuǎn)換模擬及電源IC設(shè)計專知為現(xiàn)實所需的產(chǎn)品,,安森美半導(dǎo)體的廣泛產(chǎn)品系列能夠提供器件及系統(tǒng)級解決方案,幫助客戶實現(xiàn)更加高效,、可靠的系統(tǒng),;再配以全球的供應(yīng)鏈管理,使客戶能在想要的時間,、地點及渠道供貨,。

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