高能效參考設計加快綠色電源及電源適配器上市

全球對綠色電源的關(guān)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范，如今還必須顧及各種不斷演進(jìn)、交疊的能效標準。

這些不斷演進(jìn)的標準帶來(lái)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(shí)例，如正在制定的綠色網(wǎng)格(The Green Grid)數據中心能效衡量標準；還有節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(huì )隨著(zhù)發(fā)起組織向更高性能的設計作修改而不斷演進(jìn)，因而要求進(jìn)一步的工程設計。此外，不同地區和國家的標準也不同。一些業(yè)界組織致力做到全球化，雖然它們的標準與政府規范標準有某些相同，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(lǐng)域：待機能耗、工作能效及功率因數。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(shí)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(jiǎn)單的工作(on)及關(guān)閉(off)，故要求有關(guān)產(chǎn)品處于待機模式時(shí)有更多的狀態(tài)定義。消耗大功率及長(cháng)時(shí)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(jiàn)。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(jìn)的特性，如“能源之星”首先著(zhù)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(kāi)發(fā)。功率消耗大于75W的產(chǎn)品中常見(jiàn)最低功率因數比例要求。在電源中加入功率因數校正(PFC)可能會(huì )推動(dòng)設計人員考慮他們未使用過(guò)的不同拓撲結構。

第三項主要可變因素是市場(chǎng)需求。某些電源和電源適配器客戶(hù)根據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(hù)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(chǎng)可能并不愿意為超出要求的能效付出成本。雖然某些產(chǎn)品必須符合規范標準，但在市場(chǎng)未明朗化前, 某些高于規范標準達致獎勵的終端產(chǎn)品需求較不明顯。開(kāi)發(fā)電源及電源適配器的公司必須平衡法規要求及市場(chǎng)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上市
綠色電源系統設計人員在面對所有這些技術(shù)及市場(chǎng)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(zhuān)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性，都幫助提升設計效率。在計算機和手機等某些市場(chǎng)，主要芯片組供應商提供參考設計，可能幫助客戶(hù)將產(chǎn)品快速上市。同樣，在電源及電源適配器市場(chǎng)，安森美半導體開(kāi)發(fā)、測試及制造了一系列的公開(kāi)參考設計，幫助綠色電源系統快速地應用在市場(chǎng)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，即符合“80 PLUS®”規范的ATX電源系統。這公開(kāi)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(xiàn)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(shù)。2009年第一季這設計進(jìn)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(jìn)的標準齊步并進(jìn)。

安森美半導體還開(kāi)發(fā)、測試及發(fā)布了其它的GreenPoint®公開(kāi)參考設計，用于陰極射線(xiàn)管(CRT)和液晶顯示(LCD)電視、STB、數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A(yíng)TX設計)的寬廣功率范圍。安森美半導體還為市場(chǎng)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(安森美半導體全部GreenPoint®參考設計文檔見(jiàn)：www.onsemi.cn/powersupplies)。

這些GreenPoint®參考設計均符合相關(guān)設備分類(lèi)及功率電平最具挑戰的標準。這表示客戶(hù)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(chǎng)，并符合當地標準。設計人員也可以選擇調配其設計，用于某些區域市場(chǎng)，可能是使用價(jià)格相對較廉價(jià)的無(wú)源元件來(lái)降低BOM成本，同時(shí)仍滿(mǎn)足不那么嚴格的要求。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)品設計來(lái)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(wú)鉛產(chǎn)品，且符合RoHS指令要求。

總結：
隨著(zhù)各種電源能效、法規、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。