Европейский стандарт эффективности для AC/DC-преобразователей и продукция RECOM

15 декабря 2020

системы безопасноститерминалы продажпотребительская электроникаинтернет вещейуниверсальное применениеRECOM Electronicстатьяисточники питанияЭффективный источник питанияDoE Level VIErPEcodesign 2019EU CoCEcoDesign

Александр Шрага (г. Москва)

Показатели ряда AC/DC-преобразователей производства RECOM превосходят требования основных европейских стандартов по энергоэффективности.

В марте 2010 года была одобрена европейская стратегия экономического развития «Европа 2020», особое внимание в которой было уделено вопросам изменения климата и повышения энергоэффективности продукции. В тот момент новая европейская стратегия определила ряд задач, которые должны быть реализованы на горизонте 2020 года: в частности, 20-процентное сокращение выбросов парниковых газов по сравнению с показателями 1990 года, увеличение доли энергии, полученной от возобновляемых источников, также до 20% и общее сокращение потребления энергии на тот же процент.

Уже к 2017 году доля выбросов парниковых газов была сокращена  на 21,7%, а доля возобновляемых источников энергии достигла 17,5%, а в первом квартале 2020 года этот показатель вплотную приблизился к 21%. Но не все обстоит так радужно. В последние годы десятилетия энергоэффективность заметно снизилась, наблюдалась ее отрицательная динамика. На начало 2020 года до намеченной планки сокращения потребления энергии было около 5%.

Директива Европейского Союза ЕС EU2019/1782 на законодательном уровне обязала производителей внешних источников питания выпускать продукцию, удовлетворяющую новым показателям потребления на холостом ходу, средней величины эффективности (КПД), а также публиковать показатели энергоэффективности в сопроводительной документации. Требования  директивы по энергоэффективности начиная с 01 апреля 2020 года представлены ниже в таблицах 1 и 2.

Потребляемая мощность для внешних источников питания (ВИП) в режиме холостого хода (ХХ) не должна превышать  значений, приведенных в таблице 1. 

Таблица 1. Ограничения мощности потребления для ВИП в режиме ХХ 

Выходная мощность ВИП ВИП AC/AC* ВИП AC/DC* Низковольтные ВИП ВИП с несколькими выходами напряжения
Pвых ≤ 49,0 Вт 0,21 Вт 0,1 Вт 0,1 Вт 0,3 Вт
Pвых > 49,0 Вт 0,21 Вт 0,21 Вт 0,21 Вт 0,3 Вт
* – За исключением низковольтных ВИП и с несколькими выходами.

Минимальные величины среднего КПД не должны быть ниже, указанных в таблице 2. 

Таблица 2. Минимальные величины среднего КПД ВИП для четырех точек нагрузки (25%, 50%, 75% и 100%) 

Выходная мощность ВИП ВИП AC/AC* ВИП AC/DC* Низковольтные ВИП ВИП с несколькими выходами напряжения
Pвых ≤ 1,0 Вт 0,5 × Pвых/1Вт + 0,160 0,5 × Pвых/1Вт + 0,160 0,517 × Pвых/1Вт + 0,087 0,497 × Pвых/1Вт + 0,067
1,0Вт < Pвых ≤ 49,0 Вт 0,071 × ln(Pвых/1Вт) – 0,0014 × Pвых/1Вт + 0,67 0,071 × ln(Pвых/1Вт) – 0,0014 × Pвых/1Вт + 0,67 0,0834 × ln(Pвых/1Вт) – 0,0014 × Pвых/1Вт+ 0,609 0,075 × ln(Pвых/1Вт)+ 0,561
Pвых > 49,0 Вт 0,880 0,880 0,870 0,860
* – За исключением низковольтных ВИП и с несколькими выходами.

Директива экодизайна 2009/125/EC 

Директива 2009/125/EC Европейского парламента и Совета от 21 октября 2009 г. устанавливает требования экодизайна для энергопотребляющей продукции (Energy-related Products [ErP] Directive ) и направлена на постепенный отказ от неэффективных в экологическом и энергетическом плане продуктов.

Директива по практическим соображениям структурирована по группам продуктов – лотам – и сфокусирована на энергозатратной продукции, имеющей  высокий потенциал для экономии энергии. Шестой лот посвящен вентиляционным установкам – очень актуальному направлению, так как HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning – отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха) составляет 15% от общего потребления электроэнергии в ЕС. Надо отметить, что существует широкий разброс в плане энергоэффективности этой продукции, присутствующей сегодня на рынке. Расчеты показывают, что реализация Лота 6 директивы по экодизайну приведет к ежегодной экономии энергии в Европе к 2025 году на уровне 1300 ПДж (петаджоулей). Это примерно соответствует сегодняшнему производству электроэнергии в Великобритании.

Важным моментом является то, что в Лот 6 были включены все внешние AC/DC-источники питания, даже если они не применяются в  HVAC.

Ниже, в таблице 3, приведена соответствующая требованиям Лота 6 ожидаемая динамика ограничений по потреблению для внешних AC/DC-источников питания. 

Таблица 3. Динамика ограничений по потреблению для внешних AC/DC 

Режим работы Ограничение
потребления (2010), мВт
Ограничение
потребления (2013), мВт
Ограничение
потребления (2020), мВт
Источник выключен (Выход отключен) 1000 500 100
Режим ожидания (на холостом ходу) 1000 500 100
Режим ожидания с дисплеем 2000 1000 210

Для встраиваемых источников никаких официальных требований по ограничению потребления со стороны Директивы экодизайна 2009/125/EC нет. Судя по всему, предполагается, что заказчики будут требовать исполнения Директивы, в том числе, и для встраиваемых источников питания.

Кроме ограничений для режима ожидания, в ряде стандартов ЕС устанавливаются ограничения по минимальному значению средней эффективности для полных и средних нагрузок, которые  остались за рамками Директивы экодизайна. На сегодняшний день эти ограничения изложены в  Европейском кодексе (EU CoC) по энергоэффективности для ВИП. Пока эти требования не являются обязательными, но ожидается в ближайшее время их включение в Директиву экодизайна.

Требования Европейского кодекса к энергоэффективности

В октябре 2013 года Европейский союз опубликовал пятую версию своего Кодекса (Code of Conduct или CoC) по энергоэффективности для внешних источников питания.  В нем изложены необязательные требования, разделенные в документе на два уровня: Первый уровень (CoC Tier 1) с датой вступления в силу с 2014 года, и второй уровень (CoC Tier 1) – с датой вступления в силу с 2016 года. Ожидалось, что требования уровня 1 станут обязательными к 2017 году, а требования уровня 2 – к 2018. Однако ни одно из положений CoC не вступило в силу, а в октябре 2019 года ЕС издал Постановление об экодизайне 2019/1782, которое вступило в силу 1 апреля 2020 года.

Требования экодизайна 2019/1782 согласованы со стандартом США  DoE Level VI. Однако добровольные требования CoC Tier 2 могут дать представление о будущем нормативов эффективности, и многие участники рынка предполагают неизбежность их соблюдения в будущем. Это ожидание побудило многих производителей начать сертифицировать свои источники питания в соответствии с более жесткими правилами. В обзорной таблице 4 сравниваются и резюмируются ключевые особенности  регламентов.

Таблица 4. Ключевые особенности регламентов

Регламент Уровень эффективности Обязательность исполнения Регламент для 10% нагрузки Источники питания мощностью более 250 Вт
DoE Level VI VI Да Нет Да
Ecodesign 2019/1782 VI Да Измерения и публикация результатов, но без каких-либо требований Нет
CoC Tier 2 Более строгий, чем VI Нет Да Нет

Ключевое различие между требованиями CoC и уровнем VI (DoE Level VI) – это предъявление требований к эффективности преобразователей в условиях низкой нагрузки (10%). Исторически большинство типов источников питания в этой точке нагрузки были заведомо неэффективными. Вместе с тем, правила CoC требуют соблюдения определенных уровней эффективности нагрузки 10%, а экодизайн просто требует, чтобы в определенных случаях сообщалось значение эффективности в точке нагрузки 10%. Еще одно отличие заключается в том, что ни CoC, ни экодизайн не включают в себя требования по эффективности для внешних источников питания мощностью более 250 Вт, как это делает DoE Level VI.

Уровень 2 CoC

Регламент CoC Tier 2 дополнительно ужесточил пределы энергопотребления в режиме холостого хода и в активном режиме для ключевых классов адаптеров питания при выходной мощности ≤49 Вт и 49 Вт <Pвых ≤ 250 Вт (уровень VI). Он охватывает внешние источники питания AC/DC и AC/AC как стандартного (выходное напряжение от 6 В и выше), так и низкого напряжения (ниже 6 В).  Ниже, в таблицах 5 и 6, подробно описаны дополнительные требования, предлагаемые Уровнем (Tier) 2.

Таблица 5. Дополнительные требования CoC Tier 2 для AC/DC ВИП (за исключением низковольтных источников)

Выходная мощность  Pвых Минимальная средняя эффективность в активном режиме Средняя эффективность в активном режиме при 10% нагрузке Максимальная мощность потребления в режиме ХХ, Вт
0,3 Вт ≤ Pвых ≤ 1 Вт ≥ 0,50 × Pвых + 0,169 ≥ 0,50 × Pвых + 0,060 ≤ 0,075
1 Вт < Pвых ≤ 49 Вт ≥ 0,071 × ln(Pвых) – 0,00115 × Pвых + 0,670 ≥ 0,071 × ln(Pвых) – 0,00115 × Pвых+ 0,570 ≤ 0,075
49 Вт < Pвых ≤ 250 Вт ≥ 0,890 ≥ 0,790 ≤ 0,150

Таблица 6. Дополнительные требования CoC Tier 2 для низковольтных AC/DC ВИП

Выходная мощность  Pвых Минимальная средняя эффективность в активном режиме Средняя эффективность в активном режиме при 10% нагрузке Максимальная мощность потребления в режиме ХХ, Вт
0,3 Вт ≤ Pвых ≤ 1 Вт ≥ 0,517 × Pвых + 0,091 ≥ 0,517 × Pвых ≤ 0,075
1 Вт < Pвых ≤ 49 Вт ≥ 0,0834 × ln(Pвых) – 0,0011 × Pвых + 0,609 ≥ 0,0834 × ln(Pвых) – 0,00127 × Pвых + 0,518 ≤ 0,075
49 Вт < Pвых ≤ 250 Вт ≥ 0,880 ≥ 0,780 ≤ 0,150

Следует отметить, что на сегодняшний день требования экодизайна являются более мягкими, чем пока что не обязательные к исполнению требования Европейского кодекса, но многие производители придерживаются последних, понимая неизбежность их внедрения в ближайшем будущем.

Для маломощных преобразователей AC/DC жесткие ограничения, указанные в EU CoC, вполне достижимы. Что касается мощных преобразователей, ограничения в режиме ожидания достижимы только с применением маломощного дополнительного источника питания в качестве независимого питания и источника, управляющего мощным преобразователем (например, RACM550 производства RECOM). 

RECOM и требования EcoDesign и EU CoC

Компания RECOM, выпускающая высокоэффективные преобразователи питания, стремится разрабатывать и выпускать продукцию, соответствующую указанным выше стандартам и регламентам, причем вне зависимости от того, является ли источник питания внешним или встраиваемым. Более того,  показатели  ряда изделий компании превосходят установленные стандартами требования. Например, некоторые устанавливаемые на плату маломощные преобразователи с потреблением в режиме ожидания всего 75 мВт соответствую самым жестким требованиям уровня 2.

Заметим, что использование сертифицированных преобразователей RECOM не освобождает разработчиков от работы над достижением максимального КПД системы, но, в значительной степени упрощает решение этой задачи.

AC/DC— и DC/DC-преобразователи RECOM можно приобрести на территории РФ у официального дистрибьютора – компании Компэл. 

Источники

  1. Директива Европейского Союза ЕС EU2019/1782
  2. Директива экодизайна 2009/125/EC
  3. Эффективность AC/DC-источников: краткое руководство по основам
  4. Стандарты эффективности для внешних источников питания
•••

Наши информационные каналы

О компании RECOM Electronic

Компания была основана в 1974 г. Головной офис фирмы расположен Германии. Разработка и тестирование преобразователей осуществляются в Германии, производство размещено в Азии. Компания RECOM предлагает широкую гамму высоко качественных DC/DC преобразователей мощностью от 0,25 до 100 Вт. Преобразователи предназначены для применения в телекоммуникационной аппаратуре, приборах управления технологическими процессами, на транспорте, в медицинском оборудовании и т.п. Основная продукция выполнена для ...читать далее

Товары
Наименование
RAC02-05SGA (RECOM)
RACD04-350 (RECOM)
RAC05-12SK (RECOM)
RACD03-350 (RECOM)
RAC10-15SK/277 (RECOM)
RAC03-12SK (RECOM)
RAC04-12SGB (RECOM)
RAC02-05SGB (RECOM)
RAC01-05SGA (RECOM)
RAC01-3.3SGB (RECOM)
REDIN45-12 (RECOM)
REDIN120-48 (RECOM)
REDIN120-12 (RECOM)
REDIN60-12 (RECOM)
REDIN45-24 (RECOM)
REDIN120-24 (RECOM)
REDIN120-24/3AC (RECOM)
REDIN240-48 (RECOM)
REDIN240-24 (RECOM)
REDIN240-24/3AC (RECOM)