關于電源設計常見十個問題解答——廣州源博

Q1：什么是待機功耗？
A1：當VCR、DVD以及手機充電器等電器設備插接在墻壁插座中時，即使這些產品處于閑置狀態，但卻仍然在消耗電能。消費者通常會認為他們的設備已經關機，而事實上，該設備只是處于待機狀態，仍然在消耗著功率。
譬如，當您使用遙控器關閉VCR后，由于VCR內部的電源仍然處于接通狀態并為遙控接收器供電，因此VCR仍在待機或睡眠模式下耗費著電能。盡管遙控接收器消耗的功率微乎其微(大約0.1W)，但由于采用低效技術的電源(如線性電源)不夠智能，無法減少待機狀態下的功率消耗，結果往往會浪費幾瓦的功率。這就是我們所說的待機功耗。

Q2：什么是空載功耗？
A2：空載功耗是待機功耗的一個子類�？蛰d功率是指設備在與負載斷開且不執行任何功能時所使用的電能。例如，插接在墻壁插座上的手機充電器，雖然未與手機相連，但仍會消耗功率。線性充電器即使在與手機斷開連接時，仍可消耗0.8 W到2 W的功率。

Q3：哪些設備使用待機功率？
A3：所有帶有外接電源或墻上電源供應器、遙控器或時鐘顯示的設備均需要待機功率。嚴格來說，所有電子產品均需要插接到墻壁插座上，比如電視機、VCR、DVD、洗衣 機、手機充電器、照明燈、無繩電話和功能手機、冰箱、有線電視解碼器、衛星電視解碼器、收音機、計算機、打印機、監視器、傳真機、復印機、調制解調器、音 頻放大器、工業控制裝置以及電機控制裝置等等。據估計，全球每年交流到直流的供電量大約為30到40億瓦。美國勞倫斯伯克力實驗室待機功率 (Lawrence Berkeley Lab Standby Power)網站提供有一張設備待機功耗狀況圖表。

Q4：為什么待機功率損耗是一個需要解決的問題？
A4：雖然單個設備的待機損耗可能看起來微不足道，但是如果您將住宅數量與住宅中的家電數量及每臺家電待機消耗的數量相乘時，問題很快會凸顯出來。據國際能源機構估計， 全球5-15%的家用電器消耗量均是在待機模式下產生的。在美國，每瓦電能的成本大約是每年1到1.5美元。美國勞倫斯伯克力國家實驗室(Lawrence Berkeley National Lab)估計，在美國家庭一年的電費中，待機損耗將會超過50億。根據美國能源部的報告，美國每年使用的待機電能相當于26座平均規模的電站的發電量！
隨著家用電器的普及以及帶有電子控制和多種功能的新設備的增加，這一問題也將會日益突出。

Q5：如何降低待機功耗？
A5：多達90%的待機功耗是由低效電源設計及不必通電的元器件造成的。美國勞倫斯伯克力國家實驗室(Lawrence Berkeley National Lab)估計，如果采用新設備，可能會減少75%的待機功耗，而且可以利用待機總功耗為1瓦甚至更低的設備執行幾乎所有的待機功能。 要達到此目的，可以采用改進的電源技術和設計，也即，使用更為智能的開關模式電源代替低效的線性電源。

Q6：當今線性電源技術的弊端是什么？
A6：因其耗能特性而被我們稱之為“能源吸血鬼”的線性電源，使用了與當前創新已格格不入的十九世紀初的老舊技術。 線性變壓器需要使用大塊的鐵芯以及大量圈數的銅線， 才能將常規的50/60個周期的家用交流電壓轉換成為我們的家用電器和電子設備供電的較為安全的低電壓。結果是，它們的體積變得異常龐大，時常要占用墻式 插座板或插線板上兩個插座的位置。而且，線性電源不具備智能元件，因此無法識別設備是處于待機模式還是睡眠模式，從而無法減少損耗。結果它們消耗的功率遠 遠超過了實際所需的瓦數。您可以測試一下，去觸摸墻壁插座上其中一個插接的大體積線性電源。摸起來很熱…這正是浪費的功率！

Q7：開關電源的優勢何在？
A7：第二代電源，我們稱之為開關電源或簡稱“開關”，出現于二十世紀六十年代晚期。 工程師們發現，他們可以通過將交流頻率從每秒50或60個周期提高到每秒數千個循環，以此來縮小變壓器的體積和重量，并可顯著提高變壓器的效率(降低散熱形式的能源浪費量)

Q8：低效線性電源為何依然存在？
A8：盡管有體積大、功率轉換效率低等缺點，線性電源卻依然普遍存在，這是因為它們的制造成本非常低廉。此前不久，5W以下的開關電源在成本上尚無競爭優勢，且由于產品制造商不需為電費買單，因此對他們而言，將節能考慮納入產品設計之首也就沒有絲毫動力。只是近幾年，政府和環保機構才開始制定待機能耗政策，獎勵或在某些情況下強制執行節能設計。

Q9：是否存在既有成本效益又具節能優勢的替代電源？
A9：1998年，Power Integrations推出了一種革命性的節能電源技術—“EcoSmart”。利用EcoSmart技術設計的開關電源能夠在待機或空載條件下以更高的效率進行工作。而且，EcoSmart采用了革新的集成電路(IC)技術，最終使得使用5 W以下的線性變壓器的開關設計變得具有成本優勢。通過集成，電源不再需要任何外部元件，這樣不僅能降低系統成本，還可以極大地提高可靠性。

Q10：EcoSmart的工作原理是什么？
A10：在采用Power Integrations的EcoSmart技術設計的IC中，芯片上集成有額外的電路(使用無額外成本的外部元件)，該電路可以檢測到電源處于低功率狀態(空載或待機)。EcoSmart智能元件隨后會采取一個或多個步驟，以提高電源在此狀態下的效率：
它會降低“占空比”，即限制對負載供電，這樣市電可以輸出更少的電流
它會“周期跳頻”，向負荷突發短暫供電，等待設備“醒來”，因而只在每一短暫的時間內使用電能
它可以降低電源的工作頻率，減小“開關損耗”，因而在低功率條件下提高效率
上述措施之所以能夠顯著提高整個電源效率是基于以下兩個簡單的事實：電源適配器、電池充電器及電器始終接入電源，并且它們供電的設備通常每天22小時或更長時間都處于低功率狀態。
日本COSEL，美國VICOR，法國GAIA，臺灣CINCON電源模塊在各方面設計都達到很高標準是各類產品的首選。

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