2021年12月1日,，電源能效中國(guó)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 20943已經(jīng)完成答辯會(huì),，本次標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)有望納入電源適配器,、PC電源、服務(wù)器電源等千瓦以下內(nèi)外部電源，下一階段將進(jìn)行立項(xiàng)前公示。

能效標(biāo)準(zhǔn)的改版升級(jí)是落實(shí)碳達(dá)峰,、碳中和在電源行業(yè)重要舉措。該標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC20)歸口,。

通過(guò)查詢(xún)相關(guān)資料得知，GB 20943第一版頒布于2007年,，第二版于2013年升級(jí),，最近一次更新距今近10年時(shí)間。

當(dāng)前電源市場(chǎng)發(fā)展日新月異,，尤其是快充,、第三代半導(dǎo)體的出現(xiàn)和普及，讓電源功率器件實(shí)現(xiàn)了從第一代半導(dǎo)體到第三代半導(dǎo)體的大跨越發(fā)展,。

尤其是電源能效方面,，碳達(dá)峰、碳中和新型環(huán)保理念獲得廣泛認(rèn)可,，電源產(chǎn)品尤其是手機(jī)充電器,，全球保有量數(shù)十億只。

GB 20943新版電源能效中國(guó)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和推行,，有助于提升電源產(chǎn)品能效,，減少碳排放量。

現(xiàn)行GB 20943-2013 單路輸出式交流-直流和交流-交流外部電源能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),。規(guī)定了在220V,、50Hz供電條件下將交流電壓轉(zhuǎn)換為固定的、單路低壓直流(不大于36V)或低壓交流(不大于36V)輸出電壓的外部電源的能效限定值,、節(jié)能評(píng)價(jià)值,、實(shí)驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則。

在功率范圍方面,，GB 20943-2013老版標(biāo)準(zhǔn)僅適用于額定輸出功率不大于250W的產(chǎn)品;而最新升級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),，有望將功率進(jìn)一步提升到千瓦級(jí)，提升幅度相當(dāng)大,，覆蓋范圍也更加廣泛,。

標(biāo)準(zhǔn)還定義了單路輸出式交流-直流外部電源的特征。

a,、將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流低電壓

b,、每次使用時(shí)只提供一個(gè)固定的直流輸出電壓

c、與用電負(fù)載配套使用

d,、可與用電負(fù)載分離

e,、通過(guò)電線(xiàn),、電纜或其他永久性連線(xiàn)與終端產(chǎn)品相連接

f、不配備任何電池,。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中定義的特征,，我們生活中常用的路由器電源、筆記本電腦電源,、手機(jī)充電器,、機(jī)頂盒電源、顯示器電源電源等自帶線(xiàn)纜且固定電壓輸出的電源均適用此標(biāo)準(zhǔn),。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中能效限定值為強(qiáng)制性要求,，其規(guī)定了電源類(lèi)產(chǎn)品的平均功率能效限定值，對(duì)于不同輸出功率的電源分別有不同的平均效率能效限定值,。

值得一提的是,，新版GB20943標(biāo)準(zhǔn)，能效方面,，有望進(jìn)一步提升,。

節(jié)能評(píng)價(jià)值為推薦性要求，在能效限定值的最小平均效率上有所提升,，當(dāng)產(chǎn)品平均效率達(dá)到或者超過(guò)固定的節(jié)能評(píng)價(jià)值時(shí),，產(chǎn)品可被節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)評(píng)定為節(jié)能產(chǎn)品。

作為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),，GB20943還規(guī)定了檢驗(yàn)規(guī)則,。針對(duì)終端產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，能效限定值作為產(chǎn)品出場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目,，能效限定值檢驗(yàn)不合格的產(chǎn)品不允許出廠(chǎng),。

行業(yè)意義

充電器強(qiáng)制能效標(biāo)準(zhǔn)升版，與現(xiàn)行的碳達(dá)峰以及碳中和息息相關(guān),。升版后的GB20943標(biāo)準(zhǔn),，有望將電源適配器、PC電源,、服務(wù)器電源等千瓦以下內(nèi)部電源全部囊括在內(nèi),，將傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中250W功率拓展到千瓦，涵蓋生活中多方面場(chǎng)合,。

GB20943的能效標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)與歐盟COC V5以及美國(guó)DoE VI的先進(jìn)能效標(biāo)準(zhǔn)保持同步,，一方面可以促進(jìn)國(guó)產(chǎn)電源產(chǎn)品效率與國(guó)際水平接軌，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,。另外一方面可以與國(guó)際間標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)相互認(rèn)可,，降低貿(mào)易壁壘。并且更新的標(biāo)準(zhǔn)為企業(yè)制訂了節(jié)能目標(biāo),，引領(lǐng)行業(yè)健康有序發(fā)展,。

GB20943標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性要求,，對(duì)電源的轉(zhuǎn)換效率和待機(jī)功耗均進(jìn)行了限定。限定了電源的最低轉(zhuǎn)換效率以及最高的待機(jī)功耗,，限制高耗能電源產(chǎn)品的生產(chǎn),，加快落后產(chǎn)品淘汰。并引導(dǎo)電源廠(chǎng)商生產(chǎn)高能效,、低損耗的高性能電源產(chǎn)品,，以提升消費(fèi)者的節(jié)能意識(shí)，并促進(jìn)電源行業(yè)正常,、健康發(fā)展,。

近年來(lái)快充以及第三代半導(dǎo)體的發(fā)展，快充支持多種電壓輸出,，并且手機(jī)電荷泵直充需要充電器能夠隨時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓輸出，充電器有多個(gè)特征超出了協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)范圍,。以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展人民群眾生活水平的提升,，智能手機(jī)、筆記本電腦得到廣泛普及,。

GB20943-2013中,，對(duì)于快充和計(jì)算機(jī)的電源標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有做出規(guī)定。隨著時(shí)代的發(fā)展,，手機(jī)快充和個(gè)人智能終端得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展,，電源的數(shù)量和輸出功率都有了重大提升。新版標(biāo)準(zhǔn)有望將這些電源囊括在內(nèi),，制訂相關(guān)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),。

電源能效中國(guó)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的升版，對(duì)于國(guó)內(nèi)消費(fèi)者來(lái)說(shuō),，可以大幅簡(jiǎn)化充電器的選購(gòu)流程,，滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)即可購(gòu)買(mǎi)。對(duì)于電源廠(chǎng)商,，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)等同于通過(guò)了國(guó)際的能效標(biāo)準(zhǔn),，可降低認(rèn)證費(fèi)用。

GB與GB/T區(qū)別

兩者是有明顯區(qū)別的,，GB為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),，GB/T為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家通過(guò)法律的形式明確要求對(duì)于一些標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容和要求必須執(zhí)行,，不允許以任何理由或方式加以違反,，變更。

強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)具有法律屬性,。強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)頒布,，必須貫徹執(zhí)行,。

推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)則不強(qiáng)制廠(chǎng)商和用戶(hù)使用，而通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段或市場(chǎng)調(diào)節(jié)促使資源采用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),，不具有強(qiáng)制性,。

充電器如何提升能效

充電器的能效提升，實(shí)際上就是更新技術(shù)應(yīng)用在充電器上的進(jìn)程,，如充電器能耗分布,、第三代半導(dǎo)體、高效電源架構(gòu)等新技術(shù)應(yīng)用在充電器上,，提高了充電器的轉(zhuǎn)換效率和發(fā)熱,，從而減小充電器的體積與散熱需求。

充電器能耗分布

充電器能耗分布,，從輸入來(lái)看的話(huà),，主要可以分成輸入端整流橋的損耗、初級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗,，變壓器磁損+銅損,、整流損耗，提高能效的方式就是降低各個(gè)環(huán)節(jié)的損耗,，提高效率,。

第三代半導(dǎo)體

第三代半導(dǎo)體如氮化鎵，適合于高頻開(kāi)關(guān),，沒(méi)有反向恢復(fù)電荷的同時(shí),，還具有極低的導(dǎo)阻，應(yīng)用在充電器中,，有效降低了開(kāi)關(guān)損耗和傳導(dǎo)損耗,。氮化鎵開(kāi)關(guān)管相比傳統(tǒng)硅MOS管沒(méi)有體二極管，也就沒(méi)有體二極管儲(chǔ)存電荷,，在高速開(kāi)關(guān)時(shí)無(wú)需為體二極管充放電,，顯著降低了開(kāi)關(guān)損耗，并且支持更高的開(kāi)關(guān)頻率,。

開(kāi)關(guān)頻率的提升,，可降低變壓器等器件的電感量，降低銅損,，配合為高頻優(yōu)化的磁芯材料,，可在縮小變壓器體積的同時(shí)提升變壓器的效率，配合氮化鎵器件的應(yīng)用,，提高整體的轉(zhuǎn)換效率,。

碳化硅二極管也屬于第三代半導(dǎo)體，相比普通快恢復(fù)二極管，具有零反向恢復(fù)電流,。使用在PFC升壓整流中,，更優(yōu)秀的反向恢復(fù)時(shí)間能夠大幅降低開(kāi)關(guān)損耗，降低溫升,，并降低EMI,。

《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，其中“集成電路”領(lǐng)域,，特別提出碳化硅,、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體，也就是行業(yè)人士關(guān)注的第三代半導(dǎo)體要取得發(fā)展,。

高效電源架構(gòu)

傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源主流為反激拓?fù)?，反激拓?fù)湫枰褂秒娮桦娙莺投O管組成的RCD吸收回路，來(lái)吸收變壓器的漏感能量,，準(zhǔn)諧振反激通過(guò)利用開(kāi)關(guān)管的Coss既輸出電容儲(chǔ)存的能量,，與變壓器產(chǎn)生諧振，在開(kāi)關(guān)管上儲(chǔ)存的能量最小時(shí)控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通,，降低Coss所帶來(lái)的效率損耗,。

高頻QR在準(zhǔn)諧振反激的基礎(chǔ)上，采用谷底開(kāi)通以降低開(kāi)關(guān)損耗,，支持更高的工作頻率。在輕載下跳周期和突發(fā)模式運(yùn)行,，可提高轉(zhuǎn)換效率,。近年來(lái)有多款合封氮化鎵器件量產(chǎn)并已大量應(yīng)用，利用氮化鎵的性能優(yōu)勢(shì),，進(jìn)一步提高電源性能,，滿(mǎn)足高性?xún)r(jià)比和寬范圍輸出，同時(shí)具有非常優(yōu)秀的待機(jī)消耗,。

ACF主動(dòng)鉗位反激拓?fù)涫且豢钚滦问降姆醇ね負(fù)?，通過(guò)增加一只鉗位開(kāi)關(guān)管配合電容，將傳統(tǒng)反激RCD吸收電路中耗散的漏感能量?jī)?chǔ)存起來(lái),。在主開(kāi)關(guān)管開(kāi)通之前,，控制鉗位開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，將電容中儲(chǔ)存的能量釋放給變壓器,，將初級(jí)反向勵(lì)磁,，從而實(shí)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)管的ZVS開(kāi)關(guān)，而提高轉(zhuǎn)換效率,。除此之外還有通過(guò)增加輔助繞組等方式實(shí)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)管的ZVS開(kāi)關(guān),，并支持寬范圍輸出。

LLC屬于雙管半橋諧振，采用諧振電感,、勵(lì)磁電感和諧振電容串聯(lián),，故名LLC。具有工作頻率高,、損耗小,、效率高、體積小的優(yōu)點(diǎn),，可提高充電器功率密度,。其諧振操作可實(shí)現(xiàn)全負(fù)載范圍的軟開(kāi)關(guān)，減小開(kāi)關(guān)損耗,。從而成為高頻和高功率密度設(shè)計(jì)的理想選擇,，適合固定電壓輸出，EMI特性更好,。

未來(lái)電源還有AHB,、圖騰柱等新技術(shù)的應(yīng)用、普及,。

主動(dòng)橋式整流

近年來(lái),，隨著充電器功率的不斷提升，體積越來(lái)越小,，輸入端整流橋的發(fā)熱也愈發(fā)明顯,。在充電頭網(wǎng)的拆解中，發(fā)現(xiàn)了部分充電器在內(nèi)部使用了主動(dòng)橋式整流代替?zhèn)鹘y(tǒng)整流橋,。主動(dòng)橋式整流與同步整流原理相同,，使用低導(dǎo)阻的MOS管代替整流二極管，消除整流二極管上的壓降損耗,。

同步整流

在充電器中,，使用同步整流，控制超低導(dǎo)阻的MOS管代替肖特基二極管整流,，能夠有效避免輸出電流在肖特基二極管壓降造成的損耗,，降低整流損耗，這也是人們最早使用的一種提高能效的方式,。

哪些企業(yè)參加了標(biāo)準(zhǔn)起草

GB20943標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院,、深圳市航嘉馳源電氣股份有限公司、中國(guó)長(zhǎng)城計(jì)算機(jī)深圳股份有限公司,、威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司,、國(guó)家電子計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、中國(guó)賽寶實(shí)驗(yàn)室,、上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院,、松下萬(wàn)寶美健生活電器(廣州)有限公司、同方股份有限公司、索尼(中國(guó))有限公司,、愛(ài)普生(中國(guó))有限公司,、尼康映像儀器銷(xiāo)售(中國(guó))有限公司北京分公司等業(yè)界知名企業(yè)起草。

其中,，深圳市瓦特源檢測(cè)研究有限公司整理了充電器能效數(shù)據(jù)進(jìn)行充分比對(duì)分析,，為能效新國(guó)標(biāo)立項(xiàng)提供有效數(shù)據(jù)支撐。

總結(jié)

電源能效強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)升版將對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中過(guò)時(shí)的特征進(jìn)行修改,，擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的充電器品類(lèi),。有望加入電源適配器、PC電源以及服務(wù)器電源等千瓦功率以下的設(shè)備內(nèi)外部電源,，將這些廣泛應(yīng)用的電源納入國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)范圍,，落實(shí)電源行業(yè)中的碳達(dá)峰和碳中和。

升版后的電源能效強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)將成為新的電源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，對(duì)第三代半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)生積極影響,，同時(shí)也拉動(dòng)新型電源架構(gòu)的百花齊放，加速半導(dǎo)體企業(yè)在電源新技術(shù)上的研發(fā)投入,。從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,，響應(yīng)低碳號(hào)召，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí),。

我國(guó)是出口大國(guó),，世界上絕大多數(shù)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品均由我國(guó)生產(chǎn)，具有完整的上下游產(chǎn)業(yè)鏈,。電源能效強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)升版,，將對(duì)電源產(chǎn)品的種類(lèi)以及能效和待機(jī)功耗等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定。等同于通過(guò)我國(guó)能效標(biāo)準(zhǔn)的電源,，也通過(guò)了對(duì)應(yīng)歐美的電源能效標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn),，降低貿(mào)易壁壘,。