謹(jǐn)慎選擇電源IC 直面嚴(yán)格節(jié)能法規(guī)的挑戰(zhàn)

在過(guò)去的十年間，隨著能源成本的不斷攀升和對(duì)電力需求的急劇增長(zhǎng)，各政府和行業(yè)組織相繼出臺(tái)了新的電子設(shè)備節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。加州能源委員會(huì)(CEC)、能源之星、聯(lián)邦能源管理計(jì)劃(FEMP)以及歐洲、日本和中國(guó)的同類機(jī)構(gòu)所制定的法規(guī)，都針對(duì)大量常見的消費(fèi)類產(chǎn)品的外接電源在待機(jī)和帶載模式下的功耗設(shè)定了最高功耗水平。雖然許多此類標(biāo)準(zhǔn)都是非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但其中的某些標(biāo)準(zhǔn)，如CEC提出的強(qiáng)制性要求或“能源之星”倡議，都已獲得各制造商的廣泛接受。 

這些新標(biāo)準(zhǔn)都鼓勵(lì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師重新評(píng)估其電源系統(tǒng)，并對(duì)各自的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，以符合這些改善的電源能效標(biāo)準(zhǔn)。此前不久，消費(fèi)類電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)出更高效的外接電源還沒有多少動(dòng)力。成本考慮通常是電源設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)因素，如果成本仍較低的話，許多設(shè)計(jì)師還是會(huì)選擇那些效率不高的基于線性變壓器的器件。但是，當(dāng)面對(duì)如CEC等強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的相繼出臺(tái)和線性工頻變壓器的主要原材料 - 銅鐵 - 的價(jià)格不斷上漲時(shí)，設(shè)計(jì)師們開始轉(zhuǎn)而采用可大幅提高效率的開關(guān)電源。 

到目前為止，所出臺(tái)的大部分法規(guī)都是針對(duì)定義相當(dāng)完善的垂直應(yīng)用。例如，政府機(jī)構(gòu)或行業(yè)組織已經(jīng)為手機(jī)、DVD播放機(jī)和計(jì)算機(jī)定義了相應(yīng)的功率標(biāo)準(zhǔn)，但是，當(dāng)設(shè)計(jì)師開發(fā)集成多項(xiàng)功能的新產(chǎn)品或創(chuàng)造新的產(chǎn)品類型時(shí)，常常會(huì)對(duì)適用規(guī)則感到無(wú)從下手。 

水平標(biāo)準(zhǔn)即將出臺(tái) 

這樣的情況將一去不復(fù)返。在快速變化的電子行業(yè)中，新技術(shù)正不斷推向市場(chǎng)并重新定義垂直市場(chǎng)，正是鑒于這樣的認(rèn)識(shí)，政府和行業(yè)組織已開始制定一套針對(duì)更寬泛的產(chǎn)品類型的新功率標(biāo)準(zhǔn)，而不再按狹義的應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)管。在歐盟相關(guān)機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)下，這些新的“水平”法規(guī)有望涵蓋更為寬泛的產(chǎn)品類別，從而使規(guī)則更加清晰明確，同時(shí)還能為所有系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在電源效率和待機(jī)功率消耗設(shè)計(jì)方面創(chuàng)造公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。 

隨著此類法規(guī)越來(lái)越詳盡明確，產(chǎn)品開發(fā)者可以乘此良機(jī)重新評(píng)估他們的電源設(shè)計(jì)。在過(guò)去的幾年中，大部分設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都開始放棄基于線性變壓器的外接電源，轉(zhuǎn)而采用基于開關(guān)模式的外接電源，以利用其效率更高的優(yōu)勢(shì)。但是，其它因素在電源性能中也起著關(guān)鍵作用。當(dāng)開發(fā)者為符合這些新的法規(guī)要求而升級(jí)其系統(tǒng)時(shí)，他們還必須考慮：每個(gè)特定開關(guān)IC需要提供多大的功率才能滿足系統(tǒng)在待機(jī)模式下的運(yùn)行要求。例如，有些IC具有開/關(guān)控制方案，可以在不帶載條件下降低開關(guān)損耗，而另一些IC則利用專用的PWM周期跳頻模式或突發(fā)模式來(lái)達(dá)到空載和低載法規(guī)要求。 

在輸入功率一定的情況下具有更高輸出功率的開關(guān)IC，能夠?yàn)楫a(chǎn)品開發(fā)者提供更大的設(shè)計(jì)靈活性。以兩個(gè)開關(guān)IC為例：一個(gè)在低載條件下具有70%的轉(zhuǎn)換效率，另一個(gè)則具有50%的轉(zhuǎn)換效率。由于法規(guī)將待機(jī)模式下的輸入功率限制到僅為1W，因此使用第一種IC的設(shè)計(jì)師與使用第二種IC的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，其功率預(yù)算要多出200mW。如果功率預(yù)算較大的話，產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)便可以在設(shè)計(jì)中添加一個(gè)時(shí)鐘、使用更大的嵌入式內(nèi)存，或者運(yùn)行功率更大的MPU并提升軟件性能。最終，這些額外的功能可以使最終產(chǎn)品在其同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品中脫穎而出，進(jìn)而贏得市場(chǎng)份額。 

結(jié)論 

產(chǎn)品開發(fā)者們已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，各法規(guī)認(rèn)證機(jī)構(gòu)通過(guò)制定相應(yīng)的規(guī)則，正在不斷加大向公眾宣傳節(jié)能的力度，而消費(fèi)者們的節(jié)能觀念也開始慢慢提高。開發(fā)者們將發(fā)現(xiàn)，生態(tài)效益已日漸成為一項(xiàng)不可忽略的市場(chǎng)區(qū)分因素。通過(guò)認(rèn)真評(píng)估其電源IC選擇，設(shè)計(jì)師可以借機(jī)增加其功率預(yù)算，最大限度地提高產(chǎn)品功能和適銷性。