因應新能源規範的高效能電源設計方針

筆記型電腦的變壓器也是能源規範重點。

面對全球性的環保熱潮，人們關心的「節能」不再只是個熱門口號，而是透過什麼樣的手段，才能在現實生活應用中得到真正的節約能源的效益，同時又能達到環保的目的…

本文：
在環保的觀念持續強化下，現代人對於日常節約能源的觀念越來越健全，但節約能源除了把不用的電器關閉或是採取定時開關方式節約能源外，其實，電腦、燈具、螢幕、電視、網路設備…這些電子裝置本身因電源電路設計的限制，平日開啟運作的電源消耗即默默的耗損中，能源的應用效率低下，只有針對這類需長時開啟的設備、裝置強化節能設計，才能讓「節能」的效益更加立竿見影。

日常應用電器中，以電腦、電視、網路設備、LED燈具的耗能最為常見，而這類產品多半需要透過AC/DC轉換或是DC/DC轉換，以達到驅動裝置運作的目的，但能源轉換過程造成的損耗，除了產生熱能造成室內空調系統的負擔外，浪費的能源已經對環境造成傷害。

美、歐、日能源規範要求繁複

針對此，國際規範單位或機構，已有多種能源裝置的規範釋出，例如，美國80PLUS規範、美國能源之星、日本Top Runner或是歐盟的EuP？能效行為準則(COC)，都有針對能源效率進行相關規範，限制產品設計或生產業者，必須開發能使用更少電能(更高效率)的電器設備，減少相關浪費情形。

以目前熱門的平面電視(LCD TV、PDP TV)為例，隨著顯示畫面持續加大，即便能源消耗已較CRT映像管型電視節省，但是大尺寸的機型功耗卻持續上揚，已經成為業界的改善重點。針對能源之星對於平面電視的規範，要求螢幕對角尺寸為32、42、60吋的平面電視設備，在工作模式下的使用功耗必須低於78、115、210W，而預計在2012年推行的5.0規範中，進一步將功耗再壓低至55、81、108W。

電腦設備的能源規範日趨嚴苛

而在桌上型電腦方面，以針對電源供應器推行的80PLUS銀等級規範，目前即要求ATX電源在額定輸出功率20、50、100%條件下，電源轉換效率分別要求達到85、88、85%，至於2010預計7月生效的新目標，則進一步要求將能源轉換效率提升至87、90、87%，對相關業者而言，更要正視電源效率的調校與最佳化設定。

相對的，歐洲的EuP指令也有相關要求，在EuP規範中，除要求產品的工作耗能必須壓低，連同產品的「待機」耗電也必須一併考量！因為以網通設備、電腦設備或電器設備為例，五成以上的能源消耗都來自於未使用的待機狀態，而可觀的電力消耗就是這樣一點一滴流失，在能源之星的規範是要求待機功耗不能超過1W，未來可能進一步提高標準至0.3W。

除了工作狀態能耗 待機能耗限制亦為規範重點

除了桌上型電腦的電源供應器外，筆記型電腦的變壓器也是規範重點，能源之星2.0的要求中，只要輸出功率大於49W的電源供應器，必須有87%以上的能源轉換效率，而變壓器本身的待機能源消耗不能超過500mW，PF(功率因數不能低於0.9)。而在歐盟EuP設計指令中，要求是輸出功率大於51 W 的外部電源，工作能效不低於87%，空載能耗不超過500 mW。

因應環保熱潮如雨後春筍般推出的LED固態照明裝置，因為LED元件本身為DC直流驅動，模組本身必須透過AC/DC轉換過程，若為了量產壓低成本的線路設計，也很可能限於成本採取低能源效率的電路設計，造成省電的效益有限。在能源之星1.0版關於固態照明的規範明定，已要求off-state的能源消耗必須為0W，功率因數(PF)要求商業應用必須不低於0.9、住宅應用不低於0.7限制。

因應新環保規範的電源設計挑戰

基本上導入節能設計已是新產品開發的必要手段，而相關的環保規範、指令已經提出一個改善門檻，只有超越門檻規定才能取得相關規範認證。像是電源供應器的規劃設計與固態照明的電源轉換設計，在同時要求總體效能又必須考量功率因數的多重要求下，還必須確認產品的高可靠性，其實已經讓電源設計的複雜度較以往更高。

尤其是部分設備如電腦、筆記型電腦、網通設備，必須考量輕負載、中負載與中負載的能源效率都必須達到一定水準，並搭配功率因數校正(PFC)電路設計，也讓電源系統的線路設計益加複雜化。但這些線路設計又必須面臨，可用的布線空間、PCB面積有限的問題，尤其是在固態照明中，LED燈泡必須與傳統白熾燈外型相仿，而內部又必須整合高效能的電源轉換線路，增加整體設計的困難度。

透過關鍵零件進行能源效率改善

常見的設計方式，是採用新的電源設計方案，或是採取新的產品設計因應能耗要求。例如，LCD TV為了提升能源使用效率降低運作功耗，可以將必須高壓驅動的CCFL冷陰極管背光系統，改換成DC驅動的LED背光，甚至透過採取側背光的方式減少LED使用數量，進而達到電視薄化、降低能耗與減少機體發熱多項優點。

另外，釜底抽薪的電源設計方案中，產品開發的同時也可試著透過導入能源應用最佳化的AC/DC控制器、PFC控制器或導入高效能的DC/DC轉換器，進行電源電路的全面升級，因應更為嚴苛的環保規範。