作为一个公认的电力系统解决方案领导者，环球特科公司最近发布了一个新的高效节能的电源，使系统设计者和制造商能符合全球的能源效率法规，包括即将到来的美国能源部（DOE）外部电源节能标准（EPS），通常也被称为VI级效率标准。有着几十年开关电源设计和制造经验，广泛应用于医疗，音频工业和消费品，环球特科理解在当前全球监管环境下无论是强制性还是自愿性的能效要求的复杂和细微的差别，提供全面的产品线，高效极低功耗开关电源，功率水平从5瓦到250瓦。

      2014年2月10日，美国能源部发布了其最终版对外部电源的电源节能标准（EPS）。这一新规定修订其EISA 2007 EPS效率标准。

       强制性要求将于2016年2月10日开始对所有制造或进口到美国外部电源实施。新标准严格规定的最低平均效率的外部电源供应器主动模式和最大输入功率消耗期间允许在空载模式。它会影响到各种外部电源广泛用于消费类应用。新的法规要求产品铭牌，包装或随附的文件标记罗马数字VI。

      相比目前的V级能效，新能源VI级标准不仅对电源的平均效率和空载输入功率消耗更严格的限制，这也扩大了产品范围涵盖了包括多个输出电压的电源和功率250瓦以上的电源。

      新规定还增加了一个分类来区别直接操作和间接操作的电源。直接操作EPS是可以不需要电池就可以操作终端应用设备而间接操作EPS是那些就需要带电池来操作设备的应用。新六级监管将只包括直接操作外部电源。间接操作电源只要继续遵守目前的EISA 2007效率极限。

      不是所有的外部电源都需要满足该标准。需要联邦食品和药物管理局（FDA）批准上市和任何外部电源的直流输出电压低于3伏，输出电流大于等于1000毫安的电池充电应用马达负载不需要满足该标准。同时，某些外部电源用于某些生命安全设备不需要满足空载模式要求。

       下表显示新的平均效率和空载输入功率的要求，采取直接从美国能源部的10 CFR Part 430标准文档。

Emerging design techniques to meet the new Level VI requirements

新的设计技术来满足新的VI级要求

      设计工程师面临的迎接新的更严厉的六级效率和空载输入功率的要求挑战是，传统意义上，开关电源往往是处于或接近其额定功率时效率才最高。效率曲线不能覆盖整个负载范围。老设计的电源在低于其额定最大负载运行时效率远低于在最大负载时。这部分主要是因为在空载是的固定损耗。

      有非常严格的平均效率和空载输入功率要求，增量设计变更或轻微调整现有的设计，如使用更高质量的部件或使用较短的长度和更粗线材，以尽量减少由于导线的损耗不足以满足新的需求。解决新六级规定要求，在各层次的设计发生重大变化，从动力系统的拓扑选择，操作控制技术，次级整流技术，对控制芯片和其他关键的功率器件的选择。同时，对传统的最小设计注意当涉及到提高效率和空载功耗如缓冲电路，辅助电路的优化，控制集成电路和反馈电路的运行和待机功耗，电阻负荷，安全电容放电电阻和启动电路，都需要关注并优化来降低损耗。

       一个新兴的技术在现在被用来满足并超越严格的能源效率要求，有效结合高效率拓扑选择，仔细选择组件和使用新材料，最好的设计方法和多模式控制策略。

      很高的效率和很低的空载功耗可通过电源控制策略来实现，可以根据终端负载的变化无缝切换于不同工作模式。每个模式都是最高效率和最大空载功耗。这样，电源的整体效率的在整个负载范围内变得相对平坦。

      例如， 75W的小功率应用，反激式拓扑结构，准谐振工作（QR）在高负载和自动转换成频率折返模式（FFM）在中等功率负载，最后非常轻的负载无负载条件下工作在突发模式将显著提高在较宽的负载范围平均效率和空载输入功率消耗。在QR模式，显著的改善是由于开关损耗达到最小。在反激电路的主晶体管开关在它两端的电压是在最低水平（谷值开关关闭），因此通过减少开关过程的寄生电容来减低损耗。在FFM模式，降低开关频率有助于减少损失，开关频率和比例例如主MOSFET开关和次级二极管关断损耗和变压器的磁芯损耗。爆裂或脉冲跳跃模式帮助接通电源时，有必要补充输出电容电压保持在规范降低空载输入功率。大部分时间，电源在关机模式或极低功耗待机模式。

      在无负载工作在突发模式下的电力供应将显著降低空载输入功率消耗，但有非常严格的空载输入功率的限制，在突发模式操作本身可能不足以通过要求。还需要降低其他器件的功耗。一个是控制器IC的运行功耗，无论是初级侧控制器和次级同步整流控制器（如果使用）。这些控制器的静态电流必须非常低。新一代控制器IC通过关闭其内部电路不需要加载操作过程中尽量减少能量消耗。其他可以提高的领域是功率因数校正（如果使用），启动或启动电路和输入安全电容放电电阻。所有这些电路可以被关闭在空载条件下提高空载功耗。该反馈电路包括用于维持输出电压调节的光耦输入偏置电流来进一步降低电源的空载功耗。输出放电电阻和作为电源指示灯的LED都不再使用，以降低空载条件下的功率。

      另一个可以提高效率领域是在次级侧整流电路。传统上，二极管用来平滑输出的DC电压。采用二极管整流的缺点是由于其正向电压降导致导通损耗高。具有非常低的导通电阻MOSFET替代二极管作为同步整流器将导致更低的损耗，提高电源整体效率。

      在强制VI级效率标准的生效日期前，环球特科公司已经推出了全系列兼容的电源功率从5瓦到250瓦。在5W到10W的功率水平，型号GT-83083，GT-83084和GTM43085现已推出。所有三款都带有带有内置的USB输出接口。GT-83083和GT-83084是固定插头的插墙式电源。GT-83083系列功率5W，可配置北美，澳洲，中国，欧洲和英国的插头，GT-83084系列功率为10W，可配北美，欧洲和中国的插头。输出为5V，适合USB接口应用。

      GTM43085是10W的插墙式适配器，可换插头。各种不同国家或地区的AC插头配置使其成为真正的全球通用电源。虽然属于能效VI豁免范围，这种型号有医疗认证。输出电压范围从5V至6V和负载电流为2A。GT-43086是6W插墙式适配器，可换插头。可配置不同长度，规格和连接头的DC线。出厂输出电压设定在5V到24V最大为6W功率。GT-43088是一个更大的18W插墙式适配器，可换插头。可配置不同长度，规格和连接头的DC线。出厂输出电压设定在5V到24V最大18W功率。

     在中等功率范围，三种接口类型的桌面式电源已经推出。GT-43090 是20W的交流/直流电源，输入接口包括IEC 60320 C14和C6为3引脚输入和C8两引脚输入。输出电压范围从5V至6V，负载电流最大为4A。

      高功率范围内，推出两款桌面是电源。180W GTM3057和250W GTMF3058系列电源内置功率因数校正电路。出厂配置12V至56V输出最大电流18A。可配置不同长度，规格和连接头的DC线。两个系列都有医疗认证。

上面列出的所有型号都包括下面特性：稳压输出，内置过流，短路，过压和过温保护。非常低的漏电流，共模噪声和较低的输出电压纹波。如果需要更详细的性能，技术参数，认证和连接配置，请点击：http://en.globtek.com/power-supply-selector/?Efficiency__c=VI

      虽然大多数的全球能源效率法规豁免了医疗领域的电源，环球特科的VI级能效产品的设计已经兼顾到医疗领域的质量和可靠性要求。一些能效VI的产品已经取得医疗认证。

总结

       距离美国能源部能源效率法规的强制性执行不到1年时间了，系统级工程师和专家正致力于测试和认证来自不同供应商的外置电源，满足即将到来的效率和空载输入功率要求。随着环球特科最新发布的VI标准的产品线，这些任务可以简化并加快制造商新产品上市时间。环球特科将继续投资于电源技术研发，推动电源效率和空载功耗极限达到并超过当前和未来的能源效率标准。

 参考:

1)     US Department of Energy, 10 CFR Part 430, Energy Conservation Program, Energy Conservation Standards for External Power Supplies, Final Rule, April, 11, 2014

2)     Various on-line resources related to power supply energy efficiency topics