電源只要轉換必有損失
而在電子設備應用中,目前主要的相關設備由於數位電子電路的運作需求,極大多數都是採小電力的DC直流驅動PCB板上的相關電路,而一般我們自電源插座取得的電源,為求高效能傳輸電力減少浪費,大多採交流方式傳送,而我們的電子設備要能正確運轉,就必須經有交流AC轉直流DC的轉換過程,而此間的能源轉換,則透過交換式電源進行,實際上不管效率多高的轉換設備,只要能源經過轉換,或多或少都會產生能源轉換損失。
除了電腦設備,我們使用的燈具、螢幕、電視、網路設備…,這類電子裝置也因本身電源電路設計限制,讓平日只要連接市電,不管開不開啟電源,其消耗電力均默默的耗損中,若加計能源的應用效率低下問題,電子產品所產生的能源消耗與不效率行為,都相當嚴重,使用者與產品開發者不得不重視這個問題。
電腦設備的能源規範日趨嚴苛
電腦設備中的電源供應器,雖肩負整個系統的能源轉換重責,但電源供應器本身也是個能源損耗的重點零組件!其消耗能量的方式是把損耗的能量變成熱逸散,但此路徑不但是造成能源不必要消耗外,熱源積聚設備中也會造成系統必須強制限制系統效能,以避免系統過熱,或是系統透過強制風扇氣冷去改善積聚內部的熱,但強制散熱也必須電力驅動散熱器,此外,即便機體內的熱順利排出,也會造成設備周遭環境的環境溫度上揚,影響空調效能,能源消耗的衍生問題並無法一一解決,必須從根本改善電源供應器的能源轉換效率。
目前針對交換式電源供應器,有提出80PLUS銀級規範要求,此代表ATX電源在額定輸出功率20%、50%、100%三種負載條件下,能源轉換效率分別要求必須達到85%、88%、85%等效輸出能源以上,才算合格。而80PLUS規範也只是朝向提升電源供應器轉換效率的一個過渡規範,2010年7月即將生效的新目標更進一步將能源轉換效率要求提升至87%、90%、87%更高水準,讓整體電源供應器的電源轉換損失,更進一步壓縮損失至少在13%以下。
除了80PLUS的要求外,歐盟則提出EuP指令,呼應全球性的環保要求。所謂的歐盟 EuP指令規範,其實是要求電子設備在電源設計必須連同「待機」功耗也必須一併考量,以80PLUS為例,是將要求著眼於實際運行的輸出功率轉換最佳化設計目標,EuP則是進一步要求連機器睡眠、待機的狀態,也必須將電力儘可能壓低,但目前多數設備要求自睡眠模式必須能運行快速喚醒,喚醒過程必須在極短時間進入全速運作模式,多數的設計方式為了達到快速喚醒系統的要求,自然不能讓系統進入極低功耗的深度睡眠模式,可能僅停留於淺層睡眠而步關閉I/O或是晶片組的狀態,但如此一來即會影響待機的功耗問題。
以EuP指令規範來看網通設備、電腦設備或電器設備設計,會發現在未針對EuP考量的設備,多數的能源消耗均來自未使用設備的待機模式,可觀的電力消耗就是這樣整天一點一點的浪費,目前能源之星的規範要求待機功耗不能超過1W,未來將進一步提高功耗限制必須在0.3W以下。
能源規範要求繁複且日趨嚴苛
國際規範單位或機構已有多種裝置規範釋出,除了美國80PLUS、能源之星外,也有日本的Top Runner,而著重環保要求的歐盟EuP/能效行為準則(COC),亦針對能源效率進行規範,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,以減少相關能源浪費情形。
而除了桌上型電腦的交換式電源供應器,筆記型電腦所使用的交換式電源變壓器,也是新能源規範的要求重點,例如,能源之星2.0規格的要求中,只要電源供應器的輸出電功率大於49W,該款電源供應器就必須具超過87%的能源轉換效率才算合格,至於變壓器本身在待機的消耗亦不可超過500mW(功率因數不能低於0.9)。
為產品導入節能設計方案,已是企業善盡責任、新產品開發出口的必要手段,尤其是驗證取得規範,才能銷往國外,而相關的環保規範、指令已經提出一個最低的設備改善要求,若已是線上的設備器材,也必須重新考量輕不同負載狀況下的能源效率都必須達到一定水準。