Zasilacze - sprawność energetyczna
| TechnikaObwody elektryczne stosowane w różnych układach i urządzeniach elektronicznych do realizacji wyznaczonych im funkcji wymagają dostarczania energii elektrycznej. Zadanie to spełniają zwykle odpowiednie zasilacze. Zasilacze są najczęściej źródłami napięciowymi o określonej sile elektromotorycznej E, mającymi ograniczenie prądowe Imax. Jedną z istotnych cech zasilacza, ważną ze względów technicznych i ekonomicznych, jest jego sprawność energetyczna.
Sprawność zasilacza, podobnie jak w przypadku innych układów, urządzeń i systemów elektronicznych lub elektrycznych, określa się jako stosunek mocy elektrycznej, jaka może być otrzymana na wyjściu zasilacza i pobrana przez obciążenie - do mocy, którą trzeba dostarczyć na wejście zasilacza η = Pwy/Pwe.
Iloraz ten, w praktyce zawsze <1, wyraża się najczęściej w procentach. W interesie nie tylko bezpośrednich użytkowników zasilaczy leży uzyskanie jak największej sprawności, niewiele odbiegającej od 100%. Przy dużej liczbie urządzeń pobierających energię elektryczną już bardzo niewielka zmiana w jednostkowym zapotrzebowaniu może bowiem mieć wpływ o wielkiej skali na potrzeby w zakresie wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej, ochrony środowiska itd.
Ogólny schemat, pokazujący rozmieszczenie głównych bloków funkcjonalnych zasilacza, pokazano na rysunku 1. Na wszystkich etapach przetwarzania dotyczących otrzymania pożądanej formy i poziomów przebiegu napięciowego zużywana jest energia elektryczna, zamieniana potem głównie na energię cieplną.
Określa się to jako występowanie strat. Wprowadzenie odpowiednich rozwiązań technicznych pozwala zmniejszyć straty i tym samym poprawić sprawność zasilacza. Znaczącą rolę odgrywa w tym zadaniu sposób stabilizacji i regulacji napięcia dostarczanego przez zasilacz do odbiornika energii.
Stabilizacja i regulacja napięcia w zasilaczu
Nasuwającym się prostym rozwiązaniem dotyczącym sposobu ustalenia i stabilizacji napięcia jest wtrącenie między wejście a wyjście zasilacza szeregowej zmiennej (zmienianej) rezystancji. Może nią być przepustowy tranzystor, współpracujący z rezystancyjnym dzielnikiem napięcia na wyjściu oraz napięciowym źródłem odniesienia i wzmacniaczem błędu na wejściu - wypracowującym sygnał sterowania tranzystora.
Przyjmijmy, że moc wejściowa wynosi Pwe = Uwe Iwe. przy czym Iwe = Iwy + Iq, gdzie Iq jest prądem spoczynkowym płynącym przy braku obciążenia stabilizatora. Sprawność będzie zatem równa η = Uwy Iwy/Uwe (Iwy + Iq). Rozpatrzmy realizowalny w praktyce przykład stabilizatora o parametrach: Uwy = 5 V, Uwe = 10 V, Iwy = 1 A, Iq = 5 mA.
Wyliczona wtedy sprawność η wyniesie 49%. Jest to oczywiście wartość mało korzystna dla użytkownika zasilacza z takim stabilizatorem. Można ją poprawić, ale tylko w niewielkim stopniu, obniżając napięcie wejściowe Uwe. Są jeszcze i inne ujemne cechy opisanego liniowego zasilacza, takie jak możliwość regulacji napięcia tylko "w dół", zależność sprawności od warunków roboczych i konieczność instalowania stosunkowo dużego radiatora na tranzystorze wyjściowym.
Radykalną poprawę sprawności zasilacza można uzyskać, jeśli do regulacji i stabilizacji napięcia, zamiast wytracania nadwyżkowej energii elektrycznej przez jej zamianę na energię cieplną (na szeregowej rezystancji), wykorzysta się jej chwilowe zmagazynowanie w elementach indukcyjnych (a więc w polu magnetycznym) i elementach pojemnościowych obwodu (a więc w polu elektrycznym).
Układ sterujący pracą przełącznika (klucza elektronicznego) pozwala wówczas użyć tylko takich porcji energii, które są potrzebne do wykonania zadania, polegającego na stabilizacji napięcia wyjściowego. Odbywa się to w ten sposób, że zainstalowany w układzie tranzystor (dawniej bipolarny, obecnie najczęściej MOSFET) jest włączany i wyłączany z określoną częstotliwością (częstotliwością przełączania fs).
Energia może być pobierana z wejścia regulatora tylko w stanie włączenia. Czas pozostawania w stanie włączenia tON można zmieniać, dobierając (modulując) szerokość impulsu sterującego, co znane jest pod skrótową nazwą PWM (pulse width modulation). Ilościowe określenie stopnia takiej modulacji wyraża się za pomocą współczynnika wypełnienia δ = tON/T = tON fs gdzie: T = tON + tOFF oznacza czas całego okresu zmian.
Ilość przekazywanej energii z wejścia na wyjście jest proporcjonalna do współczynnika wypełnienia δ. Częstotliwość przełączania mieści się w zakresie kilkudziesięciu do kilkuset kiloherców, a w przypadku zasilaczy niskiego napięcia może być jeszcze wyższa. Przy większych częstotliwościach przełączania w układzie mogą być stosowane mniejsze rozmiarowo i lżejsze transformatory, dławiki i pojemności, choć należy przy tym liczyć się ze zwiększonym generowaniem zaburzeń elektromagnetycznych.
Dużą sprawność energetyczną zasilaczy impulsowych (SMPS - switch-mode power supplies) osiąga się właśnie dzięki wykorzystaniu impulsowej regulacji i stabilizacji napięcia. W układzie zasilacza wyróżnić można z grubsza 3 moduły - rysunek 2. Wejściowy moduł stanowi zwykle niestabilizowany zasilacz napięcia stałego.
Za pomocą tego modułu wykonuje się prostowanie prądu przemiennego przy użyciu np. mostka diodowego oraz wygładzanie otrzymanego przebiegu tętniącego przy użyciu filtru lub kondensatora wygładzającego. Jeśli wyjście ma być izolowane (separowane) od wejścia, to należy posłużyć się w układzie transformatorem, a gdy nie jest to wymagane, trzeba w obwodzie wejściowym zainstalować dławik.
Impulsowe stabilizatory napięcia (reprezentowane przez pokazany na rysunku moduł 2) nazywane są także przetwornicami lub konwerterami stałoprądowymi albo konwerterami DC/DC. Konwertery, w których energia jest przekazywana do obciążenia podczas włączenia przełącznika impulsowego, są nazywane współbieżnymi, przepustowymi, synfazowymi lub z przepływem bezpośrednim (forward converter). Ze względu na możliwą regulację napięcia tylko "w dół", w języku angielskim można też spotkać nazwę step-down converter.
W drugim przypadku, gdy energia w przetwornicy (konwerterze) jest przekazywana do obciążenia w stanie wyłączenia układu przełączającego (inaczej - klucza elektronicznego), konwertery nazywa się przeciwbieżnymi, zaporowymi, przeciwfazowymi lub z przepływem wstecznym (flyback).
Proces przełączania przebiega w dwóch fazach, co z jednej strony powoduje wystąpienie dość dużych tętnień prądu płynącego przez kondensator na wyjściu takiej przetwornicy, ale z drugiej strony pozwala na regulację napięcia także "w górę" (stąd angielska nazwa boost converter lub step-up converter) oraz na wykonywanie zasilaczy o wielu wyjściach na różne napięcia, jak również o zmienianej polaryzacji (biegunowości) napięcia (back-boost converter lub polarity inverting regulator).
Na rysunku 2, oprócz zasadniczych modułów konwertera, pokazano także możliwość opcjonalnego stosowania filtru sieciowego oraz modułu korekcji współczynnika mocy PFC (power factor correction). Trzeba zauważyć, że korektor PFC staje się stopniowo standardowym elementem składowym układów scalonych przeznaczonych do impulsowych regulatorów napięcia.
Producenci zasilaczy zamieszczają w danych technicznych osiągi swych wyrobów w odniesieniu do wartości ich sprawności. Silna zależność sprawności od topologii konwerterów widoczna jest na podstawie porównań dostępnych w literaturze i podanych przykładowo w tabeli 1.
Podawane wartości sprawności dla handlowo dostępnych przetwornic DC/DC mieszczą się, na ogół, w przedziale 85-95%. Interesujące osiągi pod względem sprawności oraz minimalnego poziomu generowanych zaburzeń mają przetwornice znane pod nazwami Sepic i Ćuk. Konwerter Ćuka (od nazwiska wynalazcy) jest uznawany za prawie idealny transformator stałoprądowy.
Zasilacze impulsowe stosuje się m.in. w urządzeniach informatycznych, różnych urządzeniach przenośnych i montowanych w pojazdach oraz w ładowarkach baterii. Serię norm dla zasilaczy publikuje IEC od 1993 roku. Dwa lata temu wydana została 7. jej część dotycząca bezpieczeństwa przy użytkowaniu zasilaczy - IEC 61204-7.
Źródła strat energii w zasilaczach
Dobre rozeznanie przyczyn strat we wszystkich etapach przetwarzania, występujących w zasilaczu na drodze przesyłu energii z wejścia na wyjście, stanowi podstawę działań na rzecz uzyskania dużej sprawności zasilacza. Dotyczy to wszystkich źródeł strat, bo ubytek energii kumuluje się na drodze jej przepływu.
Można to łatwo zauważyć na hipotetycznym przykładzie urządzenia o mocy wejściowej 100 W, przekazywanej na wyjście po 5 etapach przetwarzania z 1,2% stratą na każdym z tych etapów. Wtedy na wyjściu sumaryczne straty wyniosłyby prawie 5%.
W zasilaczach impulsowych straty energii zachodzą w samym procesie przełączania obwodów, podczas prostowania przebiegów napięciowych, podczas wygładzania tętnień i przy zmianie poziomu napięcia z wykorzystaniem impulsowego transformatora w.cz. Udział swój wnoszą więc elementy półprzewodnikowe - tranzystory i diody oraz elementy bierne pojemnościowe (kondensatory) i indukcyjne (transformatory, dławiki). Poglądowo przedstawiono to na rysunku 3.
Źródłem strat w diodzie jest przede wszystkim spadek napięcia przy przewodzeniu diody Up (lub UF). Napięcie przewodzenia wynosi typowo od 0,7 V do 1,5 V przy czym korzystniejsze są oczywiście jego małe wartości. W diodach przełączających wymaga się krótkich czasów przełączania oraz małych wartości czasu odzyskiwania zdolności zaworowej (reverse recovery time) tRR.
Dobrą alternatywą do standardowych diod przełączających Si są diody Schottky’ego, które wykazują praktycznie zerowy czas tRR i napięcie przewodzenia w zakresie od 0,4 V do 1 V. Pewne ograniczenia w ich stosowaniu mogą wystąpić w przypadku wysokich napięć i zasilaczy dużej mocy.
Co do kondensatorów, to straty w nich zachodzące można łatwo określić, mając na uwadze, że w schemacie zastępczym jako elementy pasożytnicze szeregowo z pojemnością występują indukcyjność ESL (equivalent series inductance) oraz rezystancja ESR. Reprezentują one straty w dielektryku, upływności i rezystancję kontaktów.
Straty energii w impulsowym regulatorze można podzielić na statyczne - wynikające z pracy tranzystora przełączającego w stanie włączenia ON i wyłączenia OFF oraz dynamiczne - związane z samym procesem przełączania i wspomnianym już magazynowaniem energii. Przełączający tranzystor powinien mieć małą wartość rezystancji włączenia RDS(ON) i krótki czas przełączania.
Rezystancja włączenia RDS(ON) tranzystora MOSFET wzrasta wraz z temperaturą, co wskazuje na potrzebę zapewnienia odpowiednich warunków chłodzenia. Straty przełączania zależą od pojemności tranzystora (zwłaszcza pojemności Millera pomiędzy drenem i bramką), gdyż pojemności te podczas pracy są ładowane i rozładowywane. Straty tego rodzaju rosną wraz ze wzrostem częstotliwości przełączania.
Wymagania dotyczące niektórych parametrów tranzystorów w różnych zastosowaniach mogą być sprzeczne. Na projektantów i wytwórców tranzystorów nakłada to konieczność znalezienia i zastosowania kompromisowych rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych. Prace badawcze w tym zakresie obejmują np. próby zastosowania tranzystorów polowych na węgliku krzemu SiC, tranzystorów MOSFET z kompensacją ładunku lub tranzystorów IGBT z blokowaniem pola (stop-field IGBT).
Straty energii w elementach indukcyjnych pochodzą od strat w uzwojeniach i w rdzeniu. W celu uzyskania dużej indukcyjności liczba zwojów powinna być dostatecznie duża. Aby nie prowadziło to do zbytniego zwiększenia rozmiarów, należałoby użyć cienkiego drutu, który ma jednak przez to większą rezystancję. Należy zwrócić uwagę, że moc tracona w uzwojeniu jest proporcjonalna do wartości jego rezystancji i kwadratu wartości przepływającego prądu.
Jako elementy pasożytnicze występują też pojemności między zwojami oraz pomiędzy uzwojeniami. Natomiast straty w rdzeniu dławika mają dwie składowe - związane z histerezą w rdzeniu i prądami wirowymi (eddy-current loss). Wynikają one ze zmian strumienia magnetycznego w rdzeniu i zmian ustawienia elementarnych dipoli magnetycznych. Stąd ważny jest wybór odpowiedniego materiału rdzenia. Redukcję strat ułatwiają złożone stopy magnetyczne (np. permaloj z molibdenem), niestety znacznie droższe od prostych materiałów jednoskładnikowych.
Co można ulepszyć?
Możliwości ulepszeń mających na celu podniesienie sprawności energetycznej zasilaczy tkwią zwłaszcza w rozwiązaniach układowych regulatorów (przetwornic) napięcia, topologii układów (ich określonej konfiguracji) oraz osiągnięciach materiałowych i technologicznych.
Łagodne (miękkie) przełączanie
Wspomniane wyżej straty przełączania są spowodowane przez równoczesność (zachodzenie na siebie w czasie) zmian napięcia i prądu podczas procesu przełączania. Tych strat można by zatem uniknąć, gdyby napięcie na przełączniku lub przepływający przez niego prąd w momencie przełączania były równe zeru. Techniki umożliwiające taką pracę noszą nazwę "łagodnego" lub "miękkiego" przełączania (soft-switching).
Impulsowe przebiegi napięciowe i prądowe dla twardego i miękkiego rodzaju przełączania przedstawiono szkicowo na rysunku 4. Straty mające miejsce w tym pierwszym przypadku są proporcjonalne do zakreskowanego obszaru na granicy przebiegów. Wyróżnia się dwa sposoby miękkiego przełączania: przy zerowej wartości napięcia ZVS (zero-voltage switching) i zerowej wartości prądu ZCS (zero-current switching).
Cenną zaletą techniki miękkiego przełączania jest także redukcja generowanych zaburzeń EMC, gdyż proces przełączania pomiędzy stanami włączenia/wyłączenia i wyłączenia/włączenia jest stopniowany i nie przebiega gwałtownie. Wykorzystanie techniki miękkiego przełączania wymaga jednak zastosowania dodatkowo niewielkiego układu pomocniczego.
Najmniejsze zmiany prądów (di/dt) oraz napięć (du/dt) dla danej częstotliwości przełączania można otrzymać, stosując konfiguracje układowe znane jako przetwornice DC/DC rezonansowe (lub quasi-rezonansowe). W rozwiązaniach tych tranzystory przełączające kierują energię do obwodu rezonansowego LC, w którym otrzymać można kształt przebiegów prądowych i napięciowych bliski sinusoidalnemu.
Tranzystor przerywa przepływ prądu, gdy napięcie jest bliskie zeru lub powoduje blokowanie napięcia, gdy wartość prądu zbliża się do zera. W przetwornicach rezonansowych częstość zmian prądu i napięcia zależy od dołączonego obwodu reaktancyjnego LC i może być nieco mniejsza niż przy sterowaniu szerokością impulsów PWM, gdzie wytwarzane są przebiegi elektryczne w formie zbliżonej do fali prostokątnej lub trójkątnej.
Jedna z odmian takiego sposobu regulacji i stabilizacji napięcia znana jest jako rezonansowa topologia LLC. Podaje się, że konwertery LLC mogą mieć sprawność aż 93 do 96%, a ich zastosowania widzi się m.in. w płaskich panelach TV, w różnych urządzeniach telekomunikacyjnych i konsolach do gier.
Prostowanie z synchronizacją
Straty wnoszone przez diodę prostującą na wyjściu, pokazaną symbolicznie za transformatorem na rysunku 3, mogą być znacząco zmniejszone, jeśli diodę zastąpi się tranzystorem MOSFET o małej wartości rezystancji przewodzenia RDS(ON). Jego praca musi być zsynchronizowana z pracą tranzystora MOSFET, umieszczonego na drodze przepływu mocy przez konwerter.
Wymagane jest bowiem, aby te dwa przełączniki działały naprzemiennie podczas cyklu przełączania. Zasadnicze fragmenty obu układów, tzn. tych bez synchronizacji i z synchronizacją prostowania przebiegu elektrycznego, pokazano na rysunku 5.
Dobór elementów składowych zasilaczy
Poza optymalnym - ze względu na sprawność - doborem oddzielnych elementów lub okładów scalonych np. na nowych materiałach lub z nowymi rozwiązaniami technologicznymi, handlowo dostępnych jest wiele modułowych przetwornic DC/DC, wymagających do pracy dołączenia jedynie kilku elementów zewnętrznych. W zintegrowanych układach występują odmienne możliwości zmian w wartościach elementów wewnątrz układowych - zwłaszcza rezystancji, pojemności i wzajemnych sprzężeń.
Szeroki asortyment produkowanych przetwornic obejmuje układy o mocy wyjściowej od 1 do kilkudziesięciu watów i prądach do ok. 10 A. Na ogół układy te wyposażone są w dodatkowe obwody sprzyjające uzyskaniu wyższej sprawności. Należą do nich korektory współczynnika mocy PFC. "Poprawiają" one charakterystyki przebiegów elektrycznych, wynikające z faktu, że impulsowo działająca przetwornica reprezentuje obciążenie nieliniowe (w uproszczeniu - nierównomierne w cyklu przełączania).
Drugim z wartych wymienienia jest obwód "amortyzujący" (snubber circuit), absorbujący energię elektryczną i powodujący w ten sposób tłumienie przepięć, wywołanych przez indukcyjności układowe przy rozwieraniu obwodu przez pracujący przełącznik. W najprostszym wykonaniu obwód typu snubber reprezentują połączone szeregowo kondensator i rezystor zamontowane na przełączniku - przełączającym tranzystorze.
Oddzielną sprawą jest prawidłowy dobór elementów indukcyjnych o właściwych charakterystykach magnetycznych, a zwłaszcza wybór materiału rdzenia - o czym już wspominano.
Ze względu na występujący zwykle spadek sprawności przy zmniejszeniu obciążenia trzeba mieć na uwadze przewidywane warunki eksploatacji i odpowiednio ustalać punkt pracy przetwornicy.
Ogólną wskazówką jest staranne rozważenie relacji cena-jakość podzespołów, gdyż bez dobrej jakości podzespołów i dobrego wykonawstwa, a szczególnie montażu, nie uda się otrzymać konwerterów o dużej sprawności w całym zakresie zmian obciążenia i do tego stabilnej w czasie.
Oszczędność energii i prace legislacyjne
Ogromna liczba (w USA w początku lat dziewięćdziesiątych szacowana na ponad miliard) użytkowanych przetworników prądu przemiennego na stały AC/DC lub zmienny AC/AC oraz stałoprądowych DC/DC, z różnymi poziomami napięć wyjściowych - stosowanych w zewnętrznych zasilaczach urządzeń elektronicznych, wskazuje na istotną rolę takich zasilaczy w programach działań podejmowanych na rzecz oszczędności energii elektrycznej i w ogólnie rozumianych projektach proekologicznych.
O stopniu spełniania przez zasilacze oczekiwań w tym zakresie wnioskuje się na podstawie ich sprawności energetycznej, przy czym chodzi tu zarówno o jej wartość maksymalną, jak i średnią arytmetyczną uzyskaną z pomiarów i kalkulacji w kilku punktach pracy przy 100-procentowym i zmniejszonym obciążeniu, zwykle 75%, 50% i 25%. Akceptowana ogólnie metoda badania sprawności jest podana w normie IEC jako AS/NZS 4665 Part 1 and Part 2.
Jako drugą charakterystyczną cechę związaną z energochłonnością bierze się pod uwagę moc pobieraną przez zasilacz - włączony, ale bez obciążenia, czyli pozostający w stanie gotowości (czuwania), ang. stand-by. Przy tym zerowym obciążeniu i prądzie także równym zeru przetwornica utrzymuje jednak wymagane napięcie wyjściowe. Do regulowania i stabilizacji napięcia na wyjściu z wejścia zasilacza pobierany jest wtedy pewien niewielki prąd.
Jest on właśnie przyczyną powstawania w zasilaczu dodatkowych strat energii. Środki techniczne stosowane do zmniejszenia poboru mocy przez zasilacz będący w stanie gotowości są raczej mniej oczywiste i bardziej złożone niż w przypadku tych stosowanych do poprawy sprawności zasilacza podczas pracy z obciążeniem.
Wymienić tu można postępy w technologii wytwarzania zintegrowanych konwerterów napięcia, usprawnienia układowe (w tym np. zastosowanie dodatkowych sterowników), zmienioną organizację pracy w systemie zasilania przez użycie zasilaczy DC/DC o różnych parametrach i ich odpowiednim rozmieszczeniu (rozwiązanie nazwane jako POL (point-of-load) oraz wykorzystanie w układzie izolacji optycznej (optoizolatory).
Wnioski wyciągnięte z analizy strat w zewnętrznych zasilaczach (EPS - external power supply) różnych urządzeń elektronicznych oraz mocy pobieranej przez nie w stanie czuwania spowodowały podjęcie wielu działań na rzecz propagowania produktów energooszczędnych. Międzynarodowy program promocyjny o nazwie Energy Star, którego dodatkowym motywem o globalnym znaczeniu było ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, zapoczątkowany został w USA w 1992 roku przez Agencję Ochrony Środowiska EPA i Departament Energii DoE. Wyróżniane produkty oznacza się na tabliczkach znamionowych ekologicznym znakiem "Energy Star". Rozwijanie i ujednolicanie wymagań na zdobycie takiego oznaczenia umożliwiło wprowadzenie od 1 lipca 2009 r. standardu o nazwie Energy Star 5.0.
Pierwsze obligatoryjne, normatywne wymagania dla zasilaczy EPS sformułowane zostały w 2004 roku przez Kalifornijską Komisję ds. Energii CEC (California Energy Commission). Późniejsze prace prowadzone przez amerykańskie instytucje federalne, z głównym udziałem Departamentu Energii, obejmowały ustalenie poziomów sprawności różnych funkcjonalnych grup zasilaczy.
Wraz z postępem technicznym w kolejnych latach zwiększano pożądaną sprawność. Powstałe w ten sposób zbiory wymagań przyjęto jako kolejne poziomy wymagań i oznaczono rzymskimi cyframi I, II a następnie III (do ok. 2008 r.), IV i V (do ok. 2014 r.) i VI. Opis wymagań na poziomie VI opublikowano w roku 2014, a wprowadzono do praktyki w 2016 roku.
Działalność legislacyjna dotycząca sprawności zasilaczy i ograniczania strat energii prowadzona była również w Unii Europejskiej. Przebiegała ona dwutorowo. Pierwsze obligatoryjne wymagania na produkty wytwarzane lub sprowadzane do sprzedaży na terenie UE weszły w życie w 2010 roku, na podstawie Rozporządzenia 278/2009 Komisji (UE) z 6 kwietnia 2009 roku w sprawie wykonania dyrektywy 2005/32/WE w odniesieniu do wymagań dotyczących ekoprojektu w zakresie zużycia energii elektrycznej przez zasilacze zewnętrzne w stanie bez obciążenia oraz ich średniej sprawności podczas pracy.
Podane w tym dokumencie wymagania traktowane są jako Stopień 1 - ErP 1 (ErP Stage 1). Modyfikację (obostrzenie) tych wymagań, określoną jako Stopień 2 - ErP 2 (ErP Stage 2), wdrożono do stosowania w 2011 roku.
Drugim torem przebiegały w UE podejmowane z własnej inicjatywy (ochotniczo) działania mieszczące się w ramach europejskiego Kodeksu Postępowania (Code of Conduct CoC). Ich celem było opracowanie precyzyjniejszych wymagań na zasilacze, ale niemających charakteru obligatoryjnego - takie przekształcenie przewidziano dopiero na późniejszy termin (jako spełniające zasady Ekoprojektu UE).
Efektem tych działań było opracowanie dokumentów normalizacyjnych z wymaganiami występującymi w dwóch warstwach lub inaczej - na dwóch poziomach (Tier 1, Tier 2). Weszły one w życie, odpowiednio, w styczniu 2014 roku i w styczniu 2016 roku. Kierunek zmian w wymaganiach można zaobserwować, porównując dane zamieszczone w tabeli 2, dotyczące dopuszczalnego poboru mocy przez zasilacze w stanie czuwania.
Wymagania stawiane zewnętrznym zasilaczom, umieszczone w dokumentach normalizacyjnych i publikacjach opracowanych w USA i w Unii Europejskiej, są w dużej mierze zbieżne. Wskazać można, w szczególności, podobieństwo wymagań odnośnie do sprawności zasilaczy występujące na poziomie DoE IV i odpowiednio ErP 1, a dalej DoE V i odpowiednio ErP 2 oraz DoE VI i odpowiednio CoC 2, p. tab. 3 i 4.
Szczegółowe wymagania zawarte w omawianych dokumentach normalizacyjnych zostały podane dla ustalonych grup zasilaczy z przetwornikami AC/AC oraz DC/DC. Kolejne rozróżnienie przeprowadzono ze względu na moc wyjściową - z wartościami rozgraniczającymi 1 W, 49 W lub 51 W i 250 W. Zasilacze podzielono także na grupy, biorąc pod uwagę napięcie wyjściowe: do 6 V przyjęto, że jest to napięcie niskie (przy prądzie wyjściowym ≥ 550 mA), a wartości większe uznano jako podstawowe; w jednej z norm europejskich wydzielono ponadto wartość napięcia wyjściowego 8 V.
Ustalone w omówionych dwóch ośrodkach, tzn. w USA i UE, wymagania odnośnie do sprawności zewnętrznych zasilaczy zostały zaaprobowane w skali globalnej i są stosowane (ewentualnie z niewielkimi modyfikacjami) do oceny i klasyfikowania produktów wytwarzanych m.in. w Chinach, Australii, Japonii, Korei i Kanadzie.
Jerzy F. Kołodziejski
