Zu Beginn des 90. Jahrhunderts sind Entwickler externer Netzteile für Computer und Unterhaltungselektronik gesetzlich unter Druck geraten, ihre Designs immer effizienter zu gestalten. Die Suche nach Effizienz entstand ursprünglich aus der Forschung über Energieverschwendung in elektrischen Geräten. In den späten 50er Jahren gab es in den Vereinigten Staaten schätzungsweise 1 Milliarde Produkte, die den größten Teil ihrer Zeit an eine Steckdose angeschlossen verbrachten. Aus Gründen der Kosten und der Einfachheit des Designs verwenden die meisten von ihnen lineare Umwandlungstechniken, die im aktiven Zustand einen Wirkungsgrad von nur 2007 % erzielen und weiterhin sehr erhebliche Mengen an Strom verbrauchen können (mehr als 2016 W pro Teil), und wenn nicht, ist es das weil sie so konzipiert sind, dass sie auch im Leerlauf funktionieren. Die ersten Versuche, das Problem anzugehen, waren freiwillig, aber im letzten Jahrzehnt wurde die Gesetzgebung immer strenger, wobei die strengsten Vorschriften aus den Vereinigten Staaten kamen (ein Beispiel sind die EISA-Vorschriften von 2007, die im Februar XNUMX in Kraft traten). Die strengsten EISA-XNUMX-Standards entsprechen dem Level VI des International Efficiency Rating System (IEM), das im Rahmen des „Energy Star“-Programms des DoE (United States Department of Energy) entwickelt wurde.
Das IEM-Programm bietet eine gute Basis, um weltweit verschiedene Effizienzstandards zu vergleichen, da es auch von mehreren Ländern übernommen wurde. So verabschiedete die Europäische Union beispielsweise 2011 einen Verhaltenskodex, der sich stark an den Effizienzstandards der Stufe V orientiert, und dieser Norm folgte schnell die im vergangenen Jahr in Kraft getretene ErP-Richtlinie (Energy Related Products) der Stufe 1. . Die ursprüngliche Richtlinie fiel unter die Tier-IV-Standards. Obwohl der europäische Verhaltenskodex freiwillig ist, ist es für Elektronikhersteller sinnvoll, nach der strengsten Stufe, jetzt Stufe VI, zu entwickeln, um sicherzustellen, dass Produkte auf allen Märkten verkauft werden können. Das DoE schätzt, dass der kumulierte Effekt des schrittweisen Austauschs alter Geräte durch solche, die sich an die neuen Energieeffizienzstandards anpassen, etwa 93 Billionen Kilowatt Verbrauch pro Stunde einsparen wird, sodass die Verbraucher als erste von all dem profitieren werden, da sie es können um insgesamt 300 Millionen Dollar pro Jahr einzusparen. Einer der wichtigsten Unterschiede zwischen Tier V und Tier VI besteht darin, dass letztere strengere Standards für Leerlaufbedingungen für Netzteile mit geringerem Verbrauch eingeführt hat. Die zulässige Leistung im Leerlauf reduziert sich für AC/DC-Netzteile unter 50 W von 0,3 W auf bis zu 0,1 W. Hersteller von Netzteilen weisen auf die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften hin, indem sie auf dem Zulassungsetikett des Netzteils den Wirkungsgrad angeben Ziffern. Dies geschieht durch Befolgung des International Efficiency Marking Protocol for External Power Supplies (Version 3.0), das Verbrauchern und Käufern eine einfache Möglichkeit bietet, das Niveau zu überprüfen. Das Hauptziel der europäischen ErP-Richtlinie besteht darin, Bedenken hinsichtlich der Leckage von elektronischen Geräten auszuräumen, die ständig in den Haushalten der Verbraucher angeschlossen sind. Netzteile, die von vielen vorgerichteten Systemen verwendet wurden, waren nicht dafür ausgelegt, sich auszuschalten, wenn das System im Leerlauf ist und keinen Strom benötigt.
Diese Stromquellen, insbesondere externe DC-Quellen, werden weiter funktionieren, solange sie nicht vom Stromnetz getrennt werden, als ob sie eine aktive Last mit Strom versorgen würden. Sie können 1 W oder mehr verbrauchen, was zu einem erheblichen Stromverbrauch führt, der so lange anhält, wie der Adapter an die Steckdose angeschlossen ist. Stufe 1 der europäischen Vorschriften legt fest, dass der Leerlaufverbrauch seit 2010 nicht mehr als 0.5 W betragen darf, aber die nächste Stufe, auch bekannt als Stufe V, legte 2011 fest, dass die Grenze nicht mehr als 300 mW für Adapter mit einem betragen darf Leistung von weniger als 51W. Die Europäische Kommission fügt auch eine Klassifizierung hinzu, die die zum Aufladen von Mobiltelefonen verwendeten Adapter abdeckt und festlegt, dass sie im aktiven Modus nicht mehr als 8 W verbrauchen dürfen. Ab 2014 mussten Versorgungsunternehmen gemäß Version 5 des europäischen Verhaltenskodex den Lastverbrauch auf weniger als 75 mW begrenzen. Bei den mehrfachen Wechseln von Tier III zu Tier IV sind die Effizienzanforderungen im aktiven Modus stetig gestiegen. Ein Tier-IV-Netzteil, das eine Last von mehr als 51 W bis zu einer Grenze von 250 W erfordert, muss einen Wirkungsgrad von mindestens 85 % haben. Stufe V brachte es auf 86 %. Tier VI verschärft die Leistungsschwellenwerte auf bis zu 87,5 % für Quellen, die zwischen 51 W und 250 W laufen, wenn die Last aktiv ist.
Level VI berücksichtigt in den Anforderungen auch die Einheiten mit der höchsten Energie, die verschiedene Ausgangsspannungen unterstützen. Die Situation bei der Steuerung von Stromversorgungen wird durch die unterschiedliche Behandlung von direkt und indirekt operierenden Einheiten kompliziert. Direkte Betriebsquellen, die in den Level-VI-Standards vorgesehen sind, wie z. B. solche, die ein elektronisches Gerät ohne eingelegte Batterien mit Strom versorgen können. Ein elektronisches Gerät, das durch indirekte Einwirkung betrieben wird, funktioniert nicht ohne Batterie. In den Vereinigten Staaten entsprechen diese Netzteile möglicherweise den EISA-Standards von 2007. Um diese zunehmend strengeren Standards zu unterstützen, mussten Entwickler von Netzteilen eine Vielzahl von Techniken anwenden, um die Effizienz zu verbessern. Die Ergebnisse sind in Netzteilen von Herstellern wie Mean Well, TRACOPOWER und XP Power sowie RS Pro zu sehen.Um externe Netzteile anzupassen, die bei Geräten mit mehreren Ausgängen üblich sind, müssen Designer sowohl Verbesserungen der Energieeffizienz als auch Verbesserungen vornehmen möglich durch die Fähigkeit fortschrittlicher Schalttechniken, wie z. B. Load-Sensing, um den Ausgangsstrom auf ein Minimum zu reduzieren, wenn kein Strom benötigt wird.
Die Intelligenz des Netzteils ist der Schlüssel zum effizienten Umgang mit Leerlaufbedingungen. Eine der Techniken zum Sparen von Energie bei Niedriglastbedingungen besteht darin, basierend auf dem Schwellenwert auf eine andere Energieumwandlungsstrategie umzuschalten. Oberhalb der Schwelle, wenn die Last vorherrscht, arbeitet der Wandler im normalen „kontinuierlichen“ Umwandlungsmodus. Dieser Modus umfasst typischerweise eine Art Schaltmodus-Lieferung von geregeltem AC-zu-DC-Strom mit Pulsweitenmodulation (PWM). Bei der Pulsweitenmodulation überwacht ein Controller die Ausgangsspannung des Wandlers, um zu sehen, ob alles im gleichen Bereich liegt. Als Reaktion darauf ändert die Steuerung die Lastmenge, indem sie jeden Schaltzyklus von der
Eingang zum Ausgang. Die Belastung hängt von der Dauer des Impulses ab, und in den meisten Umrichtern (bei normalem Betrieb) werden die Impulse mit einer konstanten Frequenz erzeugt. Dies kann jedoch zu übermäßiger Aktivität führen, wenn die Last wenig oder keine Leistung benötigt. Als Reaktion darauf führten Leistungsumwandlungscontroller wie der NCP1271 von On Semiconductor Modi ein, die als „Sleep“ oder „Pulse-Skipping“ bezeichnet werden.
Wenn sich also die Lastaktivität verlangsamt, führt der Rückgang des Strombedarfs dazu, dass der PWM-Controller beginnt, Impulszyklen fallen zu lassen, anstatt überschüssige Energie zu liefern, die verschwendet wird. Wenn die Last neu startet, bewirkt der durch den erhöhten Leistungsbedarf verursachte Spannungsabfall, dass der PWM-Modus übernimmt. Wenn die Last stillsteht, ist es sinnvoll, in einen Low-Duty-Cycle-Modus zu wechseln. Nach hundert übersprungenen Zyklen kann der Leistungscontroller in einen Abschaltmodus wechseln, der das Schalten vollständig deaktiviert und sich selbst zurücksetzt, sobald die abgetastete Ausgangsspannung unter einen Grenzwert fällt. Die Entscheidung vieler Hersteller, USB als Anschluss sowohl für Strom als auch für Daten zu verwenden, ist eine weitere Möglichkeit, das Vorhandensein einer aktiven Last zu erkennen und den Strom abzuschalten, wenn das Endgerät nicht angeschlossen ist. Um noch weiter zu gehen und sich auf noch strengere Gesetze vorzubereiten, bietet der X-Kondensator, der normalerweise an Wechselstromadaptern angebracht ist, eine weitere Möglichkeit zum Energiesparen, um Energie sicher als Wärme abzuführen, wenn er aus der Steckdose entfernt wird.
Wenn der Adapter an die Wechselstromsteckdose angeschlossen ist, verliert der Kondensator etwas Strom durch das sichere Entladungsnetzwerk. Die CapZero-Serie von Power Integrations adressiert diese Verluste, indem der X-Kondensator von der Quelle getrennt wird, während der Adapter eingesteckt ist, und den Kondensator wieder einschaltet, wenn die Wechselstromversorgung entfernt wird. Die Komponentenindustrie hat auf jede Verschärfung der Effizienzvorschriften, egal in welchem Land, reagiert, um die Produkte weltweit zu verkaufen. Die nächste Regulierungsstufe wird zweifellos eine neue Innovationswelle auslösen. Um die in RS verfügbaren Adapter mit Energieeffizienzklasse VI zu sehen, besuchen Sie den folgenden Link: http://es.rs-online.com/web/c/fuentes-de-alimentacion-y-transformadores/fuentes-de-alimentacion-psu/fuente-de-alimentacionenchufable/?# applied-dimensions= 4293390329
