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外部电源效率额定值
外部电源效率额定值
电源的效率仅是其消耗的能量与它提供的能量之间的比率。没有任何设备可以达到完美的效率。在热或电磁场中总会有损耗。主要原因是有源元件损耗（MOSFET和二极管开关损耗）引起的，其次是无源元件损耗（电阻器，电容器和电感器阻抗损耗）。它趋向于利用电源中较高的开关频率，这会导致传统电源电路效率低下，因此，大部分工作都旨在减少有源组件的损耗。
效率还将取决于负载。甲电源的效率无负载下将在典型的操作负载或最大额定负载的不同。效率随负载变化的变化将是非线性的，通常在正常运行负载或接近正常运行负载时处于最高值。
各种效率等级是多少？
自2004年以来，仅在美国就颁布了涉及最低效率和外部电源空载功耗的强制性法规。在此之前，环境保护署（EPA）实施了一项自愿性计划以促进能源效率，该计划后来演变为“能源之星”计划。问题出在全球各国采用国家标准，使在全球市场上买卖产品时生活变得复杂。在这种情况下，出现了《国际效率标记协议》，该协议规定了空载功率要求和平均效率要求的性能阈值。
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等级 |
空载功率要求 |
平均效率要求 |
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一世 |
不符合定义的标准 |
不符合定义的标准 |
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II |
没有正式建立标准 |
没有正式建立标准 |
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三级 |
≤10 W：≤0.5 W空载功率 10至250 W：≤0.75 W空载功率 |
≤1 W：≥功率x 0.49 1至49 W：≥[0.09 x Ln（功率）] + 0.49 49至250 W：≥84％ |
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IV |
≤10 W：≤0.5 W空载功率 10至250 W：≤0.75 W空载功率 |
≤1 W：≥功率x 0.50 1至51 W：≥[0.09 x Ln（功率）] + 0.5 51至250 W：≥85％ |
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伏特 |
标准电压AC-DC型号（> 6V输出） |
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0至49 W：≤0.3 W空载功率 |
≤1 W：≥0.48
x功率+ 0.140 |
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低压AC-DC型号（<6V输出） |
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0至49 W：≤0.3 W空载功率 |
≤1 W：≥0.497
x功率+ 0.160 |
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六号 |
标准电压AC-DC型号（> 6V输出） |
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≤49 W：≤0.1
W空载功率 |
≤1 W：≥0.5 x功率+ 0.160 > 49至250 W：≥88％ > 250 W：≥87.5％ |
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低压AC-DC型号（<6V输出） |
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≤49 W：≤0.1 W空载功率 |
≤1 W：≥0.517 x功率+ 0.087 > 49至250 W：≥87％ > 250 W：≥87.5％ |
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规则是否有例外？
就像生活中的所有事物一样，每条规则都有例外。并非所有外部电源都必须符合这些级别。美国和欧盟都有豁免。例如，在美国，与医疗设备一起使用的外部电源属于联邦食品药品监督管理局（FDA）的管辖范围，而不是这些EPA规定。
另一个麻烦是，新的EPA规则仅适用于直接运行的外部电源。电源在没有电池协助的情况下操作最终产品，包括电池充电器。间接操作外部电源需要借助电池来操作其最终产品。间接操作外部电源仍符合IV级规则。
推动效率规则的是什么？
首先，EPA最初将IV级规则应用于所有外部电源，随后由于某些类型的节能效果，最近将某些类型的IV级转换为VI级。据估计，在过去的十年中，规则的变更使能源消耗减少了300亿千瓦以上。那是三个，然后是九个零瓦。这意味着节省了约250亿美元，并将CO 2排放量减少了10亿吨。
在全球范围内，有超过十亿人使用个人计算机和电子设备占家庭用电量的15％以上，而且这一数字还在迅速上升，而这一切都早于Covid-19大流行及其导致的向更大的家庭工作和偏远地区转移的趋势。学习。有超过20亿台电视机，全球一半以上的人口拥有移动电话服务。所有这些设备都需要电源，据估计，经常使用的外部电源超过50亿个。不难看出，当我们处理如此巨大的指标时，全球简单的1％的效率提高会产生怎样的影响。现实情况是，最常见的低成本AC / DC转换器的效率范围仅为80％至90％。当今的技术可以毫不费力地实现95％的效率，而性能更好但价格昂贵的组件则可以达到97％或98％的水平。仅从节省成本的角度看待影响，就很容易理解为什么发达国家在推动提高效率。环境效益是一项奖励。
如何提高效率？
快速的答案是，电源供应器中使用的组件要比半导体器件演变成更小且需要更少的功率来运行更有效。在过去的几十年中，推动这一趋势的主要因素之一是全球数据中心的激增。当他们最初使用效率低下的大型服务器时，产生的热量非常巨大。这就需要将复杂的冷却系统安装到位，从而增加了运营成本。近年来，向基于Internet的生活的转移导致对数据存储，处理和网络资源的需求激增，以促进对信息，娱乐和通信的全天候需求。预计在Covid-19出现之前，这种现象会继续增长。当前的大流行正在推动更多的在线商业，零售和娱乐活动，仅增加了预期的增长。数据中心的最高运营成本是电力供应，因此，即使电源效率稍有提高也会产生重大影响。
一种提高效率的技术是使用碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）代替硅作为电力电子设备的基础。这些宽带隙材料带来了显着的物理和化学优势，包括明显更高的能源效率。它们可以在更高的开关频率和温度下工作，从而提高了工作效率。有源组件中发生的损耗是由增加开关频率的要求所驱动的。电流的突然变化通常由于功率器件的切换特性而导致损耗。栅极电荷效应，漏极电容和开关重叠效应会导致这种能量损耗，从而导致发热效应。未来很可能会看到有机半导体器件的引入，由于它们的泄漏电流大大降低，预计可以提供更高的效率。
另一项技术是针对低负载条件引入高级控制算法，在这些条件下，电源通常处于最差的效率水平。在低负载下实现最小输入功耗，同时保持所需的输出电压水平可能是一个巨大的挑战。用于实现此目的的技术包括检测负载，并根据需要在专用的低电流驱动器电路和标准驱动器电路之间进行切换，从而可以针对每个电路的特定输出电流范围对其进行优化。其他选择包括减少在低负载下为功率器件供电的栅极驱动器，以反映在这些条件下流经那些器件的电流的减少。越来越多的专家提供低功率转换器来实现低负载功能，
改变的另一个诱因是移动设备（尤其是智能手机和平板电脑）的普及率上升。消费者在越来越小的设备中要求越来越多的更好功能，以及越来越长的电池寿命。电池技术可以提高多少以增加能量存储密度是有限度的。电池寿命的改善主要是通过提高功耗组件的效率来实现的。