電源越來越“綠”，安森美半導(dǎo)體展示高能效解決方案

近年來，世界各地乃至中國都越來越關(guān)注、并推動(dòng)著“綠色電源”的發(fā)展。

對于電源而言，既要充分利用電能，又要盡可能地減少不必要的電能消耗或損耗。作為備受業(yè)界矚目的“節(jié)電王”，安森美半導(dǎo)體的汽車及電源管理部全球銷售及市場總監(jiān)鄭兆雄先生指出，需要以系統(tǒng)的途徑來提高電源能效，即提升電源工作效率、降低待機(jī)能耗并提升功率因數(shù)，以此來造就更加綠色的電源。

能效規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)漸多，計(jì)算機(jī)電源成關(guān)注焦點(diǎn)

而從近年來涌現(xiàn)出的各種新興能效標(biāo)準(zhǔn)來看，主要也是圍繞著這三方面中的一部分或全部來作出規(guī)定。例如，為了改善功率因數(shù)，減少電網(wǎng)中的諧波污染，國際電工委員會(huì)(IEC)出臺(tái)了61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)。而在提高電源工作效率和降低待機(jī)能耗方面的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)則更多。以外置電源為例，美國“能源之星”(ENERGY STAR®)和中國中標(biāo)認(rèn)證中心電源適配器節(jié)能認(rèn)證項(xiàng)目、美國加州能源委員會(huì)(CEC)以及歐盟行為準(zhǔn)則等都對不同額定輸出功率的外置電源(電源適配器)的作出了規(guī)定，如對于打印機(jī)和筆記本電腦等所適用的功率大于49 W (CEC此項(xiàng)為大于51 W)的適配器，要求的最低工作效率大部分都是0.85，僅歐盟行為準(zhǔn)則為0.84；而在待機(jī)(空載)模式下，紛紛要求在0.5 W甚至是0.3 W以下。

對于家庭中普遍使用的電視機(jī)而言，中國中標(biāo)認(rèn)證中心(CSC)、韓國“Energy Saving”、歐盟生態(tài)標(biāo)簽(EU Eco-Lable)等標(biāo)準(zhǔn)的待機(jī)能耗要求為3 W，而歐洲高能效電器組織(GEEA)、美國1 W總統(tǒng)待機(jī)令以及“能源之星”等要求為1 W甚至低于1 W。

此外，計(jì)算機(jī)在人們?nèi)粘９ぷ魃钪械膽?yīng)用非常廣泛。目前普通的計(jì)算機(jī)電源效率僅在70%左右，這方面的電源能效提升潛力較大，成為了業(yè)界關(guān)注和努力的一個(gè)焦點(diǎn)。例如，2004年開始在美國啟動(dòng)并由Ecos Consulting管理的“80 PLUS®”要求計(jì)算機(jī)電源在20%、50%和80%負(fù)載條件下都達(dá)到80%甚至更高的工作效率，并且具有0.9或更高的功率因數(shù)。

而“能源之星”針對計(jì)算機(jī)電源的要求也在不斷升級。“能源之星” 4.0版規(guī)范的自2007年7月20日開始生效，要求臺(tái)式機(jī)在待機(jī)和休眠模式下的功率消耗分別不超過2.0 W和4.0 W，且對空閑(Idle)狀態(tài)下的功率消耗也作出了規(guī)定(A類≤ 50.0 W；B類≤ 65.0 W；C類≤95.0 W)；而在20%、50%和100%負(fù)載條件下的效率最低達(dá)80%。此外，更新的5.0版規(guī)范第一階段要求將于2009年7月1日開始生效，將要求使用內(nèi)置電源的計(jì)算機(jī)在50%負(fù)載條件下工作效率最低達(dá)85%，而在20%和100%負(fù)載條件下最低效率達(dá)到82%。

業(yè)界還涌現(xiàn)了新的節(jié)能要求，如吸引了諸多知名計(jì)算機(jī)廠商參與的計(jì)算產(chǎn)業(yè)氣候拯救行動(dòng)(CSCI)的要求，如表1所示。我們可以發(fā)現(xiàn)，不同的規(guī)范之間也在相互影響，有著趨近甚至趨同的趨勢。如能源之星針對計(jì)算機(jī)的5.0版規(guī)范與CSCI便呈現(xiàn)出一定程度的吻合。

表1：CSCI提出的計(jì)算機(jī)電源在不同負(fù)載條件下的最低能效要求實(shí)現(xiàn)時(shí)間表。

安森美半導(dǎo)體的ATX高能效電源解決方案

安森美半導(dǎo)體展示了業(yè)界率先符合并超越“能源之星”4.0版規(guī)范要求的300 W GreenPoint^TM ATX電源參考設(shè)計(jì)。該參考設(shè)計(jì)包含的關(guān)鍵產(chǎn)品包括采用連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)的PFC控制器NCP1653、用作主開關(guān)電源控制器的有源鉗位脈寬調(diào)制(PWM)電壓模式控制器NCP1562、用作待機(jī)穩(wěn)壓器的NCP1027、同步后穩(wěn)壓器NCP4330和8 A、600 V功率整流器MSR860。這參考設(shè)計(jì)在100%負(fù)載時(shí)達(dá)到86.5%的工作效率，在20%輕載條件下也達(dá)到82.5%的高效率，并符合IEC61000-3-2功率因數(shù)要求。

為了符合“能源之星”的更新要求，ATX電源成本存在上升壓力。所幸的是，美國政府出臺(tái)了補(bǔ)貼計(jì)劃，針對ATX電源工作效率在80%以上的電腦每臺(tái)補(bǔ)貼5美元，這將鼓勵(lì)廠商開發(fā)并推出更加綠色環(huán)保的電源。安森美半導(dǎo)體的鄭兆雄預(yù)計(jì)，在2006年至2009年間，每臺(tái)ATX電源中可用的安森美半導(dǎo)體器件價(jià)值將從3.7美元增加至4.9美元。

圖1：安森美半導(dǎo)體工作效率達(dá)85%的ATX電源參考設(shè)計(jì)。

此外，鑒于更新版的“能源之星”計(jì)算機(jī)電源規(guī)范也將于2009年生效，安森美半導(dǎo)體已經(jīng)開始提前卡位，預(yù)備推出能效更高的解決方案。鄭兆雄透露，安森美半導(dǎo)體預(yù)計(jì)將于2008年第二季度推出工作效率高達(dá)85%的ATX電源參考設(shè)計(jì)。該參考設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵器件包括NCP1653/4、NCP1027、NCP1396、NCP4302和MBRS340等。

除了穩(wěn)定增長的計(jì)算機(jī)市場，安森美半導(dǎo)體也將目光瞄準(zhǔn)另一個(gè)呈現(xiàn)爆炸性增長的市場——液晶電視。該公司此前針對液晶電視推出的220 W GreenPoint TM電源參考設(shè)計(jì)包括NCP1395、NCP5181、NCP1653、NCP1027等關(guān)鍵器件，在115 V和230 V輸入條件下分別可達(dá)到最高接近89%和91%的效率。而在此次IIC-China 2008期間，安森美半導(dǎo)體還宣布推出第二代的220 W GreenPoint TM液晶電視電源參考設(shè)計(jì)。新的參考設(shè)計(jì)包括NCP1396、NCP1605和NCP1027等關(guān)鍵器件。鄭兆雄強(qiáng)調(diào)，與第一代相比，第二代的參考設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)更高的電源能效。

鄭兆雄說，安森美半導(dǎo)體已推出了多款GreenPoint TM電源參考設(shè)計(jì)，針對從5 W到300 W的不同應(yīng)用。他并舉例機(jī)頂盒衛(wèi)星接受器，說明采用高能效的解決方案不一定涉及較高的成本，就如美國有個(gè)廠商采用安森美半導(dǎo)體的機(jī)頂盒衛(wèi)星接受器電源方案后，與目前市場上的電源方案比較有以下大幅改善：80 W負(fù)載時(shí)能效由原來的75%增至80%；空負(fù)載連接時(shí)，輸入功率由原來的2.5 W降為700 mW；不需要用于12 V輸出的后壓差穩(wěn)壓器；沒有屏蔽；不需要定制高感的EMI濾波器，采用市場上現(xiàn)有的電感就可以；最后，物料成本也由原來的10美元降低至7.2美元。上例可說是雙贏方案，不單提高電源工作能效，降低空載功耗，整體成本也減少了28%，所以關(guān)鍵在整體的設(shè)計(jì)。

安森美半導(dǎo)體除可提升電源工作效率、降低待機(jī)能耗并提升功率因數(shù)外，還配以廣泛的分立器件及領(lǐng)先的封裝技術(shù)，提供整體的提高電源能效方法。

最新電路保護(hù)及電源控制方案幫助實(shí)現(xiàn)更可靠系統(tǒng)

對于系統(tǒng)廠商而言，不僅需要采用能效更高的電源解決方案，也需要采用更新的電路保護(hù)及電源控制解決方案，以此幫助實(shí)現(xiàn)更加可靠的系統(tǒng)。

以電路保護(hù)為例，其應(yīng)用基本上可分為三個(gè)類型，分別是高能量應(yīng)用(如電信交換機(jī)和供電線路等)、中等能量應(yīng)用(如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、工廠自動(dòng)化設(shè)備等)和較低能量/高壓應(yīng)用( 如個(gè)人娛樂及信息系統(tǒng)等)。安森美半導(dǎo)體亞太區(qū)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部市場營銷副總裁麥滿權(quán)表示，該公司針對這些應(yīng)用均可提供相應(yīng)的電路保護(hù)產(chǎn)品，并且在業(yè)界具有競爭優(yōu)勢，如安森美半導(dǎo)體新近推出的ESD9L ESD保護(hù)解決方案具有業(yè)界最低的鉗位電壓、最低的電容和最小巧的雙引腳封裝，高于競爭產(chǎn)品水平。

而在電源控制方面，近年來涌現(xiàn)出來的一個(gè)趨勢便是采用高性能的鎖相環(huán)(PLL)來替代多種晶體振蕩器(XO)或壓控晶體振蕩器(VCXO)。麥滿權(quán)指出，安森美半導(dǎo)體的高性能PureEdgeTM PLL鎖相環(huán)技術(shù)，提供高靈活性和可編程能力，支持?jǐn)U頻和可編程延遲等新特征，采用低成本晶體即可提供多種可供選擇的頻率，并且1個(gè)PLL IC就可以替代系統(tǒng)中的多個(gè)晶振模塊，從而帶來穩(wěn)固的成本降低，無須扇出緩沖器或轉(zhuǎn)換器；具備多個(gè)邏輯系列輸出等級；扇出板面積優(yōu)化；簡化了物料清單也縮短了交貨周期；此外，由于使得系統(tǒng)采用更少的機(jī)械元件，也提高了系統(tǒng)的可靠性。

麥滿權(quán)說，安森美半導(dǎo)體擁有所需的系統(tǒng)專知來應(yīng)對當(dāng)前及未來的電源及電源管理挑戰(zhàn)，并擁有轉(zhuǎn)換模擬及電源IC設(shè)計(jì)專知為現(xiàn)實(shí)所需的產(chǎn)品，安森美半導(dǎo)體的廣泛產(chǎn)品系列能夠提供器件及系統(tǒng)級解決方案，幫助客戶實(shí)現(xiàn)更加高效、可靠的系統(tǒng)；再配以全球的供應(yīng)鏈管理，使客戶能在想要的時(shí)間、地點(diǎn)及渠道供貨。