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谨慎选择电源IC 直面严格节能法规的挑战

  在过去的十年间,随着能源成本的不断攀升和对电力需求的急剧增长,各政府和行业组织相继出台了新的电子设备节能标准。加州能源委员会(CEC)、能源之星、联邦能源管理计划(FEMP)以及欧洲、日本和中国的同类机构所制定的法规,都针对大量常见的消费类产品的外接电源在待机和带载模式下的功耗设定了最高功耗水平。虽然许多此类标准都是非强制性标准,但其中的某些标准,如CEC提出的强制性要求或“能源之星”倡议,都已获得各制造商的广泛接受。

  这些新标准都鼓励系统设计师重新评估其电源系统,并对各自的设计进行修改,以符合这些改善的电源能效标准。此前不久,消费类电子产品设计师对设计出更高效的外接电源还没有多少动力。成本考虑通常是电源设计的驱动因素,如果成本仍较低的话,许多设计师还是会选择那些效率不高的基于线性变压器的器件。但是,当面对如CEC等强制性标准的相继出台和线性工频变压器的主要原材料 - 铜铁 - 的价格不断上涨时,设计师们开始转而采用可大幅提高效率的开关电源。

  到目前为止,所出台的大部分法规都是针对定义相当完善的垂直应用。例如,政府机构或行业组织已经为手机、DVD播放机和计算机定义

了相应的功率标准,但是,当设计师开发集成多项功能的新产品或创造新的产品类型时,常常会对适用规则感到无从下手。

  水平标准即将出台

  这样的情况将一去不复返。在快速变化的电子行业中,新技术正不断推向市场并重新定义垂直市场,正是鉴于这样的认识,政府和行业组织已开始制定一套针对更宽泛的产品类型的新功率标准,而不再按狭义的应用对产品进行监管。在欧盟相关机构的领导下,这些新的“水平”法规有望涵盖更为宽泛的产品类别,从而使规则更加清晰明确,同时还能为所有系统设计师在电源效率和待机功率消耗设计方面创造公平的竞争环境。

  随着此类法规越来越详尽明确,产品开发者可以乘此良机重新评估他们的电源设计。在过去的几年中,大部分设计团队都开始放弃基于线性变压器的外接电源,转而采用基于开关模式的外接电源,以利用其效率更高的优势。但是,其它因素在电源性能中也起着关键作用。当开发者为符合这些新的法规要求而升级其系统时,他们还必须考虑:每个特定开关IC需要提供多大的功率才能满足系统在待机模式下的运行要求。例如,有些IC具有开/关控制方案,可以在不带载条件下降低开关损耗,而另一些IC则利用专用的PWM周期跳频模式或突发模式来达到空载和低载法规要求。

  在输入功率一定的情况下具有更高输出功率的开关IC,能够为产品开发者提供更大的设计灵活性。以两个开关IC为例:一个在低载条件下具有70%的转换效率,另一个则具有50%的转换效率。由于法规将待机模式下的输入功率限制到仅为1W,因此使用第一种IC的设计师与使用第二种IC的竞争对手相比,其功率预算要多出200mW。如果功率预算较大的话,产品设计团队便可以在设计中添加一个时钟、使用更大的嵌入式内存,或者运行功率更大的MPU并提升软件性能。最终,这些额外的功能可以使最终产品在其同类竞争产品中脱颖而出,进而赢得市场份额。

  结论

  产品开发者们已经准备就绪,各法规认证机构通过制定相应的规则,正在不断加大向公众宣传节能的力度,而消费者们的节能观念也开始慢慢提高。开发者们将发现,生态效益已日渐成为一项不可忽略的市场区分因素。通过认真评估其电源IC选择,设计师可以借机增加其功率预算,最大限度地提高产品功能和适销性。

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