不單只是數據表 – 真實(shí)世界下的PC能效
—— 安森美半導體的Eric Glatfelter、Juan Carlos Pastrana和Laurent Jenck為您闡釋?zhuān)瑸楹涡枇私饽苄б幏稑藴实囊? 才可幫助優(yōu)化現實(shí)生活用的ATX PC電源設計。
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計算機原設備制造商(OEM)正面對商業(yè)、環(huán)保和法規等多方面的壓力，需要體現他們產(chǎn)品的能效，提供更“綠色” 的臺式個(gè)人電腦(PC)和服務(wù)器。這使設計這些產(chǎn)品的工程師需要設計出符合諸如美國80 PLUS?、“能源之星” (ENERGY STAR?)和計算產(chǎn)業(yè)拯救氣候行動(dòng)計劃(CSCI)等能效標準的PC電源。有鑒于此，如今越來(lái)越多的半導體公司開(kāi)始積極地開(kāi)發(fā)芯片組和參考設計，乍看之下，這些芯片組和參考設計好像幫助設計人員達標?？上虑椴⒎强磥?lái)那樣的簡(jiǎn)單。
問(wèn)題是并非所有解決方案都勝任，設計PC電源的工程師需比較市場(chǎng)上不同的設計取舍出最具能效的方案。尤其是某電源設計展現出符合某項給定標準，并不自動(dòng)地表示這電源設計在PC投入實(shí)際應用時(shí)將會(huì )提供設計人員所期望的目標能效。因此，工程師有必要仔細查看數據表及基本的技術(shù)，并完全了解供應商怎樣達到所宣稱(chēng)的能效。
數據表和標準與真實(shí)世界之間的對比
為了說(shuō)明挑戰之所在，讓我們以某個(gè)工程師為例，其任務(wù)是采用符合80 PLUS銀級性能規范的ATX電源設計臺式PC。80 PLUS項目由北美地區的電力公用事業(yè)機構資助，旨在鼓勵在臺式PC和服務(wù)器中使用更高能效的電源。為了達到這個(gè)目標，80 PLUS銀級規范要求電腦和服務(wù)器中的多路輸出電源在20%和100%額定輸出功率時(shí)擁有最低85%的能效，而在50%額定輸出功率時(shí)能效最低為88%。
表1：80 PLUS多路輸出臺式電腦電源能效目標
首當其沖的問(wèn)題在于這是一個(gè)以美國為中心的規范，獲得相關(guān)的認證僅需要各能效額定值在115 Vac額定輸入電壓條件下驗證。然而，許多臺式電腦設計是在全世界銷(xiāo)售和使用，因此，必須能夠提供100 Vac(如日本)至240 Vac(大部分歐洲國家)之間的任何“通用”線(xiàn)路電壓。所以真正致力于提供綠色PC、并希望將這承擔轉化為消費者提供商用優(yōu)勢的PC制造商，必須在完整電壓范圍內體現出他們宣稱(chēng)的能效水平。
這個(gè)輸入電壓條件變化范圍寬的問(wèn)題引發(fā)出了一系列的挑戰不可小覷，尤其是在輸入段導電損耗的影響問(wèn)題。當處在輸入電壓范圍的低端時(shí)，這些損耗會(huì )嚴重影響電源總能效，使維持能效額定值以符合相關(guān)標準變得困難。
工程師也必須考慮“實(shí)際功率與額定功率之不同”的問(wèn)題。一個(gè)ATX電源可能額定用于 255 W工作，但在真實(shí)世界工作中，僅在處理器計算高度密集的應用時(shí)，才會(huì )幾近滿(mǎn)載工作?，F實(shí)中，大多數臺式PC極少在滿(mǎn)載條件下工作，據估計，通常超過(guò)2/3的情況是在“輕載”條件下工作。而在輕載條件下，與“常規(housekeeping)”工作相關(guān)的損耗占總損耗的百分比較大，并對工作效率有著(zhù)相應的負面影響。
線(xiàn)纜長(cháng)度問(wèn)題
工程師在考慮制造商的宣稱(chēng)能效時(shí)應該留意的另一項因素，是符合性測試和認證過(guò)程期間所使用線(xiàn)纜的長(cháng)度。認證要求中并沒(méi)有規定線(xiàn)纜長(cháng)度，導致某些制造商所宣稱(chēng)的能效水平是直接在電源輸出端(或是采用不切實(shí)際的短線(xiàn)纜上)測得的。
現實(shí)工作中的臺式PC的外形因數及設計，意指電源和電能提供點(diǎn)之間的線(xiàn)纜長(cháng)度通常測得為約16英寸(41厘米)，因此，是構成總損耗的一個(gè)因素。有鑒于此，實(shí)驗室仿真真實(shí)世界能效需要采用類(lèi)似長(cháng)度線(xiàn)纜來(lái)測試。
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