外接電源供應器的效率標準

美國加州能源委員會 (CEC) 於 2004 年實施第一項強制標準後，過去十年間，與外接電源供應器效率和空載功耗相關的全球法規環境便訊速演進。 美國能源部制訂的一套新規範即將在 2016 年 2 月生效，加上主管機關試著進一步降低外接電源配接器的能源使用量，此領域的樣貌將再度改變。

強制要求外接電源供應器達到更高的平均效率，勢必對全球耗電量帶來實際的衝擊。 然而，即便電網功耗降低有其優點，但電子產業為了嘗試跟上變動的法規環境，也會面臨挑戰和不確定性。

在產品內設計外接電源供應器的原始設備製造商 (OEM)，必須持續關注最新的法規，確保符合產品銷售區域的規定。 本文的目標在於提供目前全球現行法規的最新概述。

簡史

在 90 年代早期，根據預估，光是美國就有超過十億個運作中的外接電源供應器。 這些電源供應器主要是採用線性技術，效率最低僅有 50%，且在應用關閉時，甚至未連接電源時（空載情況）也會消耗電力。 根據專家估算，若不努力提升效率並降低「空載」功耗，不到 20 年，外接電源供應器就會佔用 30% 的總能耗。 早在 1992 年，美國環保署就開啟自發性計畫提倡能源效率並降低污染，最後也促成了能源之星 (Energy Star) 計畫。 但一直到 2004 年，首部專門規範效率和空載功耗的強制法規才問世。 以下資訊圖從 CEC 的 2004 法規一路記錄到 2016 年 2 月生效的新 VI 級標準。

圖 1：CEC 法規標準的演進。

目前的法規環境

圖 1 的時間軸列出法規環境在過去十年來的動態變化。 由於不同的國家和區域實施更嚴格的要求，並將計畫從自願性更改為強制性，因此 OEM 持續關注最新的發展非常重要，如此才可確保符合法規並避免高成本的延遲或罰款。 許多國家都有制訂自願性計畫，以配合能源之星首先建立的國際能源效率標示議定書制度。以下國家和區域目前已經制定法規，強制要求所有入境的外接電源供應器都必須符合指定的效率等級：

雖然美國能源部已經制訂更嚴格的 VI 級標準，但要到 2016 年才會開始生效。 目前 V 級即可符合甚至超越全球各主管機關的要求。 電源供應器製造商依據 2013 年 9 月更新的外接電源供應器國際能源效率標示議定書第 3 版規定，在電源供應器上標示羅馬數字 V，代表符合標準。 最新版本的議定書對於標示的位置提供額外彈性。

圖 2：CUI 標示標籤範例。

歐盟目前是唯一強制要求 V 級標準的主管單位，但絕大多數外接電源供應器製造廠已經調整產品組合以符合此要求。 此一調整也直接呼應 OEM 想以通用電源供應器平台在全球出貨的需求。

效能閾值

以下表格概述從過去到現在所制訂的效能閾值。

國際認可的效率判定測試方法係依據 IEC 發佈的 AS/AND 4665 第 1 篇和第 2 篇規定。 這個判定效率等級的方法，會在四個指定點測量輸入和輸出功率：額定功率輸出的 25%、50%、75% 和 100%。 四個量測點的數據會分別回報，並且求得所有四個點之間的算數平均工作效率。

現行的豁免規定

並非所有外接電源供應器都受到相同規範，在美國和歐盟地區有豁免規定。 美國國會在 EISA 2007 的第 301 款中通過排除某些類型的外接電源供應器。 適用的裝置符合以下條件：

• 依據美國聯邦食品、藥物與化妝品法案 (21 U.S.C. 360c) 第 513 款之規定，需要通過聯邦食藥署列名並核准為醫療裝置。
• 對可拆式電池組的充電器充電，或針對完全或主要由馬達操作的產品電池進行充電。
• 製造商針對 2008 年 7 月 1 日前生產的最終產品所提供之維修零件或備用零件，其外接電源供應器是主要負載。 此用途的電源供應器可在 2008 年 7 月 1 日後製造。

歐盟也制訂了類似美國的豁免規定。 醫療裝置、電池充電器和維修產品的外接電源供應器皆可豁免。 此外，低電壓 EPS 裝置亦屬豁免範圍。 低電壓外接電源供應器代表其銘板的輸出電壓低於 6 V，且銘板輸出電流大於或等於 550 mA。

邁向 VI 級

電源供應器製造商，包括 CUI，皆已準備好迎接即將生效的更嚴格 VI 級標準。 除了既有配接器的嚴格規定外，新的標準更擴大了標準適用的產品範圍。 受規範的產品現在包括：

• 多重電壓外接電源供應器
• 功率位準大於 250 W 的產品

下表概述新的效能閾值：

定義

單電壓外接 AC-DC 電源供應器意指用來將線路 AC 電壓轉換成較低 DC 電壓輸出，且一次只能轉換成一種 DC 輸出電壓的外接電源供應器。

單電壓外接 AC-AC 電源供應器意指用來將線路 AC 電壓轉換成較低 AC 電壓輸出，且一次只能轉換成一種 AC 輸出電壓的外接電源供應器。

多重電壓外接電源供應器意指用來將線路 AC 電壓轉換成超過一種較低同步電壓輸出的外接電源供應器。

低電壓外接電源供應器意指銘板上的輸出電壓低於 6 V，且銘板輸出電流大於或等於 550 mA 的外接電源供應器。 基本電壓外接電源供應器意指並非低電壓電源供應器的外接電源供應器。

直接與間接操作 EPSS

新版標準的定義中亦將電源供應器分為直接操作和間接操作產品。 直接操作產品意指可在最終產品中發揮作用，無需電池輔助的 EPS。 間接操作 EPS 並非電池充電器，但無法在沒有電池輔助的情況下操作最終產品。 新版標準僅適用於直接操作式外接電源供應器。間接操作款式仍受到 EISA2007 的限制所規範。 美國能源部提供以下指示（圖 3），協助判別直接和間接操作式電源供應器：

圖 3：判定直接和間接式外接電源供應器的步驟圖。

VI 級豁免

新的 VI 級標準亦制訂 EPS 產品的豁免規定。 若有以下情況，則直接操作 EPS 標準不適用：

• 裝置依據第 21 條第 360c 款之規定，須通過聯邦食藥署列名並核准為醫療裝置；或
• 針對完全或主要由馬達操作的產品之電池進行充電的直接操作式 AC-DC 外接電源供應器，且其銘板輸出電壓低於 3 V、銘板輸出電流大於或等於 1000 mA。

未來展望

新規定在美國聯邦公報發佈後兩年，也就是 2016 年 2 月 10 日起生效。 值得注意的是，新標準的合規性係以生產日或進口到美國之日為基準，因此舊款產品只要是在 2016 年 2 月 10 日前生產或進口，仍可出貨。 標示規定與現行的 V 級標準一樣，必須符合相同的外接電源供應器國際能源效率標示議定書第 3 版要求。

展望全球，預期其他國家很快也會遵行此標準。 在歐盟地區，強制性的歐洲外接電源供應器環保設計指令目前正在進行修訂討論，預計將配合美國標準的絕大多數，但並非全部內容。 根據預期，目前採行美國既有能源效率規定的國家，包括加拿大和澳洲，也將配合新版標準。

總結

根據美國環保署的估計，過去十年來實施外接電源供應器效率規定後，能源消耗量減少了 320 億千瓦，每年節省 25 億美元，而且每年降低超過 2400 萬噸的 CO₂ 排放量。 許多 OEM 廠商除了符合強制性的政府規定外，現在也開始要求使用「更環保」的電源供應器，以此作為達到最終產品差異化的方法，進而促成更高的效率，甚至推動控制技術的使用，以便在某些情況下讓空載功耗完全為零。 在 2014 年末，CUI Inc 開始推出符合 VI 級規定的配接器，讓客戶搶先一步符合即將生效的法規。 展望未來，CUI 將持續尋求方法在外接電源供應器上運用最新的節能技術，以便滿足市場要求並符合現行和未來的法規。 DigiKey 網站供應多種符合 V 級和 VI 級標準的電源供應器，也有提供數種符合 VI 級標準的裝置。