Энергосберегающие «зеленые» источники питания компании Mean Well

Эра неограниченных и дешевых энергоресурсов заканчивается. Все более актуальной становится проблема сохранения энергии. Сегодня энергосбережение является важнейшей альтернативой наращиванию объемов потребления энергоресурсов, а также одним из важнейших инструментов решения глобальных экологических проблем, стоящих перед всем мировым сообществом.
Весь мир сталкивается с проблемой сохранения энергии. Мировое потребление электроэнергии росло со скоростью 2% в год [1]. Энергия потребляется все больше, а добыча энергоресурсов и генерация электроэнергии становятся все дороже. Эта проблема стоит прежде всего в странах с большой или бурно развивавшейся экономикой: США, Европе, Китае, Южной Корее, Индии. Именно поэтому регулирующие агентства этих стран весьма активны в проведении исследований и выработке рекомендаций и стандартов.
Изначально проблема высокого энергопотребления была выявлена в центрах хранения и обработки данных крупных корпораций. С одной стороны, огромные потери электроэнергии имеют причиной низкий коэффициент полезного действия (КПД) источников питания серверов. С другой стороны, рассеиваемая мощность преобразуется в тепло, которое требуется отводить. Приходится затрачивать энергию еще и на вентиляцию перегревающихся серверов и хранилищ баз данных. Около 35% обсуждаемых энергетических потерь приходились на неэффективные источники питания.
Второе, на что исследователи обратили внимание с точки зрения экономии электроэнергии — разнообразная бытовая техника. В конце 90-х «вспомнили», что состояние «Выкл.» телевизора вовсе не означает, что он действительно выключен — на самом деле прибор подключен к сети переменного тока и находится в режиме ожидания. Национальный совет по охране ресурсов NRDC (National Resources Defense Council) провел статистическое исследование, измерив энергию, которую потребляют телевизионные приемники с диагональю экрана 13…50 дюймов, стереосистемы, музыкальные центры в режиме ожидания. Энергопотребление в среднем составило 5 Вт на прибор. Это приводит к потерям 158 млрд кВт∙ч ежегодно! В 2001 г. в США законодательно было введено ограничение в 1 Вт на собственное потребление телевизионных приемников в режиме ожидания. Принятые меры были названы «Инициативой 1 Вт», которая получила распространение в 2006 г. после международной конференции. Эти ограничения имеют единую идеологическую основу и могут отличаться в деталях, учитывающих специфику энергопотребления и законодательное регулирование каждой страны-участницы (Европа, Китай, Южная Корея, Япония, Австралия и т.д.). После успеха «Инициативы 1 Вт» в отношении бытовой видеотехники национальные и международные агентства обратили внимание на другие группы электроники.
Следующей целью стали внешние источники питания: сетевые адаптеры питания в пластмассовом корпусе. Пример таких источников питания — сетевые адаптеры для ноутбуков, жидкокристаллических дисплеев, мобильных телефонов. Рынок внешних источников питания в пять раз больше рынка встраиваемых AC/DC-преобразователей в натуральном выражении (в шт.) и в 15 раз больше рынка DC/DC-преобразователей (по данным IMS Research и Darnell Group).
Один из самых богатых штатов США — Калифорния (10% национальной экономики). В нем очень активно отслеживается состояние окружающей среды и много внимания уделяется вопросам энергосбережения. Документы, разрабатываемые Калифорнийской энергетической комиссией (CEC), часто становятся основой новых стандартов и рекомендаций как в США, так и за пределами страны. Исследования СЕС показали, что сетевой адаптер потребляет менее 10 Вт, а в США таких устройств не менее 2,5 млрд. шт. Дополнительные исследования Ecos Consulting и EPRI в США и СECP в Китае позволили обнаружить, что большинство внешних источников питания имеют КПД менее 50%. В результате этих исследований было установлено, что необходимо учитывать энергопотребление не ОДНОГО сетевого адаптера питания, а ВСЕХ приборов этого класса. Агентство по защите окружающей среды США разработало специальную программу под названием Еnergy Star. В соответствии с ней повышение КПД сетевых адаптеров позволило бы экономить 32 млрд. кВт∙ч ежегодно, что эквивалентно суммарной мощности семи крупных электростанций. В результате в США была принята специальная программа Energy Star по созданию современных высокоэффективных и экономичных источников питания и их внедрению в разнообразное электронное оборудование.
Вопросам энергосбережения и в нашей стране уделяется внимание на самом высоком уровне: были приняты долгосрочная федеральная целевая программа «Энергосбережение России» на 1998—2005 гг. и «Энер­ге­тическая стратегия России» на период до 2020 г.

Первая спецификация Energy Star была разработана в отношении больших устройств, например компьютерных мониторов и холодильников. В 2005 г. требовании этой организации были распространены на внешние источники питания. Соответствующая директива получила название «Акт энергетической независимости и безопасности 2007» (Energy Independence and Security Act of 2007, EISA2007). Требования к внешним источ-никам питания (сетевым адаптерам) в соответствии с программой Energy Star изложены в версии1.1, значения параметров источников питания приведены в таблице 1. Коммерческое название этой программы — Energy Star IV.

Таблица 1. Требования к параметрам внешних источников питания AC/AC и AC/DC в рабочем режиме (Energy Star IV, версия 1.1)

Позднее эти требования были ужесточены в версии 2.0, названной Energy Star V. Требования программы Energy Star версии 2.0 к источникам питания AC/DC и AC/AC включают следующие три параметра:
1. Коэффициент полезного действия в рабочем режиме.
2. Собственное энергопотребление источника питания при работе без нагрузки.
3. Коэффициент мощности.
Требования к минимальному значению среднего КПД в зависимости от мощности источника питания приведены в таблице 2 [2]. Средний КПД вычисляется следующим образом. Проводятся измерения КПД источника питания при нагрузке 100, 75, 50 и 25% от номинальной, и вычисляется среднее арифметическое этих четырех значений.

Все источники питания с паспортной выходной мощностью ≥75 Вт должны иметь коэффициент мощности ≥0,9, измеренный при стопроцентной нагрузке. Для устранения разночтений в документе определен термин «Работа без нагрузки»: вход источника питания соединен с источником переменного напряжения, значение которого соответствует паспортному значению входного напряжения источника питания, а выход не соединен с нагрузкой. Требования к собственному энергопотреблению источника питания при работе без нагрузки приведены в таблице 3.

Требования версии 2.0 введены с 1 июля 2008 г.
На наклейке источника питания, удовлетворяющего требованиям Energy Star, имеется соответствующая надпись (см. рис. 1): число IV или V в круге для Energy Star IV либо Energy Star V, соответственно.

Рис. 1. Пример обозначения Energy Star на корпусе источника питаниия Mean Well серии GS40

Для того, чтобы источники питания соответствовали требованиям Energy Star, версия 1.1, производители использовали новые электронные компоненты. Для удовлетворяения требований версии 2.0 необходимо применять более сложные топологии источников питания, устройства с фиксированной частотой переключения, современные MOSFET-ключи с низким сопротивлением канала в открытом состоянии.
Energy Star, версия 2.0, становится международным стандартом де факто, т.к. цель его внедрения — не только увеличить КПД источников питания, но в конечном счете уменьшить эмиссию парниковых газов.

Компания Mean Well производит широкий спектр сетевых адаптеров питания, отвечающих самым последним, ужесточенным в 2007 г., требованиям «Управления по охране окружающей среды США» (EPA). Все новые серии в соответствии со стандартом Energy Star, класс IV, отличаются малым собственным энергопотреблением менее 0,5 Вт на холостом ходу и соответствующим КПД. Часть моделей соответствует еще более высокому — пятому классу этого стандарта Energy Star V: их собственное энергопотребление на холостом ходу менее 0,3 Вт, а КПД некоторых моделей достигает 92,5%.
В таблице 4 приведена информация о соответствии источников питания Mean Well требованиям стандарта Energy Star.

Новые сетевые адаптеры питания Mean Well отвечают всем требованиям, имеют универсальный вход переменного тока 90…264 В, комплекс защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения. Они сертифицированы по международным стандартам электробезопасности и электромагнитной совместимости и предназначены для использования в помещениях при температурах окружающего воздуха 0…40°С или –10…50°С в зависимости от модели. Изделия, как правило, имеют встроенный пассивный фильтр для снижения уровня помех. «Зеленые» сетевые адаптеры питания Mean Well мощностью 12…120 Вт (см. табл. 4) предназначены для применения в следующих различных приложениях:
– ЖК-мониторы;
– ноутбуки;
– видеокамеры;
– бытовая техника;
– офисная техника;
– системы безопасности;
– системы телеметрии на основе GSM-модемов.
Новые «зеленые» адаптеры по стандарту Energy Star приходят на смену популярным сериям, их соответствие по мощности приведено в таблице 5 для удобства выбора нового прогрессивного источника питания.

В статье обсуждены предпосылки возникновения экономичных «зеленых» источников питания, приведены ключевые особенности и основные параметры высокоэффективных и экономичных сетевых адаптеров питания в диапазоне мощностей 12…120 Вт. Они предназначены для самого широкого круга приложений. Более подробную информацию об этих и других источниках питания см. на специализированном сайте http://ps.compel.ru/.
По вопросам поставки источников питания и получения технической информации обращайтесь в компанию «КОМПЭЛ» (www.compel.ru) по тел. (495) 995-0901 или по электронной почте ac-dc-ac@compel.ru.