下载文档原格式
欧盟EuP指令关于家用和办公用电子电气设备待机和关机功耗实施措施法规草案的背景知识1. 本次评议法规草案对产业及出口的影响EuP指令是欧盟继WEEE和RoHS指令之后的又一项极为重要的环保指令。
它涵盖家用电器、音视频产品、照明设备、办公设备、电动马达等所有耗能产品，并且涉及产品从设计到废弃的整个生命周期。
可以说，EuP指令比WEEE和RoHS指令的影响更为广泛和深远，直接影响我国500亿元的机电产品。
本次评议的法规草案（G/TBT/N/EEC/208号通报）是欧盟EuP指令有关“家用和办公用电子电气设备待机和关机功耗”的实施措施，也是今年即将实施的EuP指令第一批实施措施中影响力最大一个。
该法规草案涉及家用电器、家用信息技术设备、消费类电子（音视频产品）以及玩具、休闲运动设备四类产品。
此四类产品都是深圳市乃至广东省的重点出口产品。
按照该法规规定的能效要求，到2010年，待机和关机功耗要达到1 W，到2013年，待机和关机功耗要达到0.5 W。
1 W待机功耗相当于我国能效水平1级的上述产品。
然而，2007年我国出口欧盟的上述四类产品能效水平达到1级的产品只有约20%。
这意味着，如果不提升产品的节能水平，到2010年，我国约有八成的上述产品不能进入欧盟市场。
该法规的实施将对我国的电器产品出口产生重大影响。
2. EuP指令的内容及其进展2005年7月22日欧盟颁布的EuP指令（2005/32/EC）是关于建立耗能产品生态设计要求的框架性指令。
EuP指令作为集成产品策略框架的一部分，考虑了产品在整个生命周期对资源能量的消耗和对环境的影响，对耗能产品提出了最低能效标准框架性政策，通过强化生态设计改善产品的性能，提高能源利用效率，最大限度地减少对环境的负面影响。
对于不符合指令规定要求的产品，欧盟将从市场上撤回该产品，或禁止或限制该产品在市场上流通。
EuP指令涵盖产品范围广泛，涉及所有在设计和制造后投放市场的耗能产品。
定义功率的损耗，指设备、器件等输入功率和输出功率的差额。
功率的损耗。
电路中通常指元、器件上耗散的热能。
有时也指整机或设备所需的电源功率。
功耗同样是所有的电器设备都有的一个指标，指的是在单位时间中所消耗的能源的数量，单位为W。
不过复印机和电灯不同，是不会始终在工作的，在不工作时则处于待机状态，同样也会消耗一定的能量（除非切断电源才会不消耗能量）。
因此复印机的功耗一般会有两个，一个是工作时的功耗，另一个则是待机时的功耗。
待机功耗2001年，欧盟要求额定输出功率0.3W~70W的无负载功率损耗均为1W；2005年，欧盟将该标准变为额定输出功率0.3W~50W的无负载功率损耗为0.3W、额定输出功率15W~70W的无负载功率损耗为0.75W。
由此可以看出，大家对电器产品功耗方面的要求正日益严格。
为了符合欧盟等组织针对产品功耗而制定的种种规范，很多新技术应运而生，主要思想是让开关电源在负载很小或空载处于待机状态时能够以较低开关频率操作。
TI公司提供的UCC28600电源方案，在30%~100%输出功率段，采用准谐振零电压和固定频率不连续模式相结合的电源控制方式，以及高达1A的驱动能力，使得反激式电源的开关损耗大为降低，整机工作效率达到85%以上；在10%~30%输出功率段，采用固定峰值电流的关断时间调制模式的电源控制方式，使得电源的动态负载响应和低功率段的转换效率都得到极大的改善；同时在大约10%输出功率段采用跳脉冲的待机控制模式，使得待机功耗低至150毫瓦特。
UCC28600能直接驱动高达200瓦特的反激式电源，同时UCC28600自身携带的引脚功能能在待机模式下自动关断PFC功能，使得用户的设计更为简洁，费用更低廉。
TDP功耗TDP的英文全称是“Thermal Design Power”，中文翻译为“热设计功耗”，是反应一颗处理器热量释放的指标，它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位为瓦（W）。
EMI 滤波器原理与设计方法详解输入端差模电感的选择：1. 差模choke置于L线或N线上，同时与XCAP共同作用F=1 / (2*π* L*C)2.波器振荡频率要低于电源供给器的工作频率，一般要低于10kHz。
3. L = N2AL（nH/N2）nH4. N = [L（nH）/AL(nH/N2)]1/2匝5. AL = L（nH）/ N2nH/N26. W =（NI）2AL / 2000μJ输入端共模电感的选择：共模电感为EMI防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI特性及温升，以同样尺寸的Common Choke而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI防制效果愈好，但温升可能较高。
传导干扰频率范围为0.15～30MHz，电场辐射干扰频率范围为30～100MHz。
开关电源所产生的干扰以共模干扰为主。
产生辐射干扰的主要元器件除了开关管和高频整流二极管还有脉冲变压器及滤波电感等。
注意：1. 避免电流过大而造成饱和。
2．Choke温度系数要小，对高频阻抗要大。
3．感应电感要大，分布电容要小。
4．直流电阻要小。
B = L * I / (N * A) (B shall be less than 0.3)L = Choke inductance. I = Maximum current through choke. N = Number of turns on choke.A = Effective area of choke. (for drum core, can approximate with cross section area of center pole.)假设在50KHZ有24DB的衰减则，共模截止频率Fc = Fs*10Att/4 0 = 50*10-24/40=12.6KHZ电感值L= (RL*0.707)/(∏*Fc) = (500.707)/(3.14*12.6) = 893uH使用磁芯和磁棒作滤波电感时应注意自身的阻抗，对于共模电感不能使用低阻抗的磁芯和磁棒，否则会造成炸机现象。
各国待机能效要求比对分析文/深圳市标准技术研究院曾延光待机功耗是指产品在关机或不行使其主要功能时的能源消耗。
譬如当VCR、DVD以及手机充电器等电器设备插接在墙壁插座中时，即使这些产品是闲置的，但由于该设备实际上处于待机状态，仍然消耗着电能。
随着技术更新换代以及网络化的发展，电器制造商开发了遥控开关、持续数字显示、网络唤醒等各种待机功能，这些新功能在为用户提供大量方便的同时，也造成了大量的能源浪费。
牛津大学的一项家庭待机能耗调查显示，家庭待机能耗占用耗电总量的8%，其中视听产品的待机功耗占总待机功耗的68.6%，炊具占13.2%，电话占7.8%，制冷设备占7.7%，其他占2.7%。
经济合作与发展组织（OECD）的调查更表明，待机功耗已占到其成员国中家庭用电量的3～13%。
降低待机功耗成为电子电器产品节能的一个重要方向。
一、国际倡议和标准鉴于待机功耗对家庭用电量的重要影响，1997年，美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的阿兰默尔博士（Dr Alan Meier）提出了著名的“1 W计划”建议，该建议引起了全球效率组织及工业界的注意并被国际能源署（IEA）所采纳。
1999年，国际能源组织（International Energy Agency，IEA）向其成员国的电器产品生产商和销售商发起了“1 W计划”节能倡议，目标是到2010 年电器产品的待机功耗达到1 W以下。
待机功耗的测量目前国际上普遍采用1.0版IEC 62301:2005《家用电器待机功耗的测量》。
其规定了待机模式和其他低功率模式（关机模式和网络模式）功耗的测量方法，适用于电源供电的家用电器。
目前新版2.0版IEC 62301已于2010年10月29日进入最终标准草案（FDIS）的分发阶段（CDIS），预计新版标准将于2011年2月正式出版。
IEC 62301新版2.0版与2005年1.0版发生了重大变化，具体体现为：1. 产品功能标准草案将家电产品的功能分为四种类型：用户导向的辅助功能（如待机模式）；网络相关的辅助功能（如网络模式）；主功能（如主动/工作模式）；其他功能。
欧洲共同体委员会布鲁塞尔，2008.6.23 COM(2008) XXX草案第…/号欧盟委员会法规（EC）…关于[…]执行欧洲议会和欧洲理事会就家用和办公用电气、电子设备的待机和关机模式功耗的生态设计要求颁布的2005/32/EC号指令（文本与欧洲经济区有关）说明书1. 提案的背景•本提案的依据和目的2005/32/EC号指令为欧盟委员会在法规委员会的协助下为耗能产品制定生态设计要求确定了一个框架。
生态设计要求是执行措施所涉及产品进入市场必须满足的要求，旨在提高产品的环保性能。
该指令第16条规定，欧盟委员会应当依照第15条中规定的标准对某些产品（特别是销售量和贸易量大、环境影响大但有较大改进潜力）适当引入能够减少停工损失的单独执行措施。
欧盟委员会进行的一项技术、环境和经济分析表明（“初步研究”）：（i）欧盟市场上有大量具有待机和关机模式功能的产品在售；（ii）这些产品在待机/关机状态下的电能消耗会对环境造成相当大的影响；（iii）不同产品在待机/关机模式下的电能消耗差别很大，目前有成本效益较好的技术解决方案能够显著改善它们的环境影响。
依据2005/32/EC号指令第15条，待机/关机模式应被包括在一项生态设计执行措施中。
•一般背景虽然目前存在成本效益较好的方案可以用来改进产品的待机/关机模式能耗在其生命周期内的环境影响，但仅依靠市场力量会造成待机/关机模式下的功耗远高于应有水平的产品进入市场，从而就不能实现高效的（从用户的角度看）改进潜力。
这一市场失灵主要由提高产品在待机/关机模式下的能效的技术的增量成本造成。
这些成本虽然比较小，但它们对于待机/关机模式为重要功能且价格敏感度高的市场来说却是相关的，特别是对于家用电气和电子设备、消费电子技术和信息和通信技术设备。
尽管从单个产品来看，待机/关机模式的功耗确实很小，但如果乘以那庞大的产品数量，其能耗就变得相当可观。
根据上述初步研究的估算，2005年，欧盟25国安装有37亿件有待机/关机模式的产品，它们会造成47万亿瓦小时的待机/关机耗电量，这相当于64亿欧元的电费和19公吨的CO2排放。
开关电源高级能效详解近一两年内，基本做电源产品都为了更新六级能效而忙碌，新规要求倒逼产品升级换代，是好事，也是挑战。
关于六级能效，两个要求：一，待机功耗二，平均效率针对这两点，除了拥有一颗新颖的IC，还有那些细工需要注意的，扒一扒。
首先，先了解下标准要求：美国能效要求一、待机功耗以美国能效要求为例，要求49W以下空载功耗为0.1W，大于49W空载功耗为0.21W；欧盟49W 以下为75mW，大于49W为150mW。
在设计电源时，相对于75mW的空载功耗，必须要精打细算到每个细节上。
以下几点为显在的固定消耗点：1，Vcc启动回路2，X电容放电回路3，IC Vcc供电回路4，电压（电流）检测环路5，假负载首先，新出的IC大多具有HV启动关断功能，启动后关闭启动电阻回路，避免此回路损耗。
当然，这属于IC原有功能，不在本贴的主旨中，这里一带过，同时后面的一些延伸也会用到此引脚，顺带一说。
如下：当没有HV启动功能的芯片时，Vcc只能尽量大启动电阻，大的启动电阻又需要较快的启动时间时，可以这样做,Vcc两级DC接法,C16用于启动储能，C14用于辅助供电储能,使启动时较大R的情况下C能更快充到IC启动阈值：X电容放电IEC60950要求1S内电压下降到37%IEC60065要求2S内电压下降到35V以下例，按第1条，X电容放电时间常数RC需小于1，设X电容为0.33uF,Rx*Cx<1,那么Rx<3MΩ，由于电容量存在20%误差，那么此电阻选值留足裕量，那应在Rx*0.7内，约2MΩ。
电阻损耗，PR=U2/R，设ACmax=264VPR=2642/2MPR=34.8mWCoC要求49W以下75mW待机或DoE要求49W以下100mW待机，不管那个标准，这部份的损耗都显得巨大。
怎么办，使用更小的X电容（当0.1uF以下，可以不使用放电电阻），或想办法让这个R更灵活一点，如下：1，在断电后，利用IC的HV脚对Cx进行放电2，没有HV启动脚，将启动电阻接到X电容放电电阻中点，断电后，利用IC的Vcc脚帮助放电，可减小X 电容两端电阻的放电功率：3，把EMC元件后移动，AC端不放X电容：Vcc供电尽量小的Vcc限流电阻，减小损耗。
利用降频和Burst Mode方法在提高待机效率并考虑
出现的问题
随着能源效率和环保的日益重要，人们对开关电源待机效率期望越来越高，客户要求电源制造商提供的电源产品能满足BLUE ANGEL,ENERGY STAR, ENERGY 2000等绿色能源标准，而欧盟对开关电源的要求是：到2005年，额定功率为0.3W~15W，15W~50W和50W~75W的开关电源，待机功耗需分别小于0.3W，0.5W和0.75W。
而目前大多数开关电源由额定负载转入轻载
和待机状态时，电源效率急剧下降,待机效率不能满足要求。
这就给电源设计
工程师们提出了新的挑战。
2、开关电源功耗分析
要减小开关电源待机损耗，提高待机效率，首先要分析开关电源损耗的构成。
以反激式电源为例，其工作损耗主要表现为：MOSFET导通损耗
开关交叠损耗，PWM控制器及其启动电阻损耗，输出整流管损耗，箝位
保护电路损耗，反馈电路损耗等。
其中前三个损耗与频率成正比关系，即与
单位时间内器件开关次数成正比。
在待机状态，主电路电流较小，MOSFET导通时间ton很小，电路工作在。
EMI 滤波器原理与设计方法详解输入端差模电感的选择：1. 差模choke置于L线或N线上，同时与XCAP共同作用F=1 / (2*π* L*C)2.波器振荡频率要低于电源供给器的工作频率，一般要低于10kHz。
3. L = N2AL（nH/N2）nH4. N = [L（nH）/AL(nH/N2)]1/2匝5. AL = L（nH）/ N2nH/N26. W =（NI）2AL / 2000μJ输入端共模电感的选择：共模电感为EMI防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI特性及温升，以同样尺寸的Common Choke而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI防制效果愈好，但温升可能较高。
传导干扰频率范围为0.15～30MHz，电场辐射干扰频率范围为30～100MHz。
开关电源所产生的干扰以共模干扰为主。
产生辐射干扰的主要元器件除了开关管和高频整流二极管还有脉冲变压器及滤波电感等。
注意：1. 避免电流过大而造成饱和。
2．Choke温度系数要小，对高频阻抗要大。
3．感应电感要大，分布电容要小。
4．直流电阻要小。
B = L * I / (N * A) (B shall be less than 0.3)L = Choke inductance. I = Maximum current through choke. N = Number of turns on choke.A = Effective area of choke. (for drum core, can approximate with cross section area of center pole.)假设在50KHZ有24DB的衰减则，共模截止频率Fc = Fs*10Att/4 0 = 50*10-24/40=12.6KHZ电感值L= (RL*0.707)/(∏*Fc) = (500.707)/(3.14*12.6) = 893uH使用磁芯和磁棒作滤波电感时应注意自身的阻抗，对于共模电感不能使用低阻抗的磁芯和磁棒，否则会造成炸机现象。
作共模电感用的磁芯应用DC500V测量其绝缘阻抗应大于己于100M。
在电源设备中采用噪声滤波器的作用如下：（1）防止外来电磁噪声干扰电源设备本身控制电路的工作；（2）防止外来电磁噪声干扰电源的负载的工作；（3）抑制电源设备本身产生的EMI；（4）抑制由其它设备产生而经过电源传播的EMI。
在国际上的电磁噪声限制规则，如美国有FCC，德国有FTZ，VDE等标准。
在电源设备输入引线上存在二种EMI噪声：共模噪声和差模噪声，把在交流输入引线与地之间存在的EMI噪声叫作其共模噪声，它可看作为在交流输入线上传输的电位相等、相位相同的干扰信号。
而把交流输入引线之间存在的EMI噪声叫作差模噪声，它可看作为在交流输入线传输的相位差180°的干扰信号。
共模噪声是从交流输入线流入大地的干扰电流，差模噪声是在交流输入线之间流动的干扰电流。
对任何电源输入线上的传导EMI噪声，都可以用共模和差模噪声来表示，并且可把这二种EMI噪声看作独立的EMI源来分别抑制。
电源用噪声滤波器按形状可分为一体化式和分立式。
一体化式是将电感线圈、电容器等封装在金属或塑料外壳中；分立式是在印制板上安装电感线圈、电容器等，构成抑制噪声滤波器。
一体化式成本高，特性较好，安装灵活；分立式成本较低，但屏蔽不好，可自由分配在印制板上。
电源EMI噪声滤波器是一种无源低通滤波器，它无衰减地将交流电传输到电源，而大大衰减随交流电传入的EMI噪声；同时又能有效地抑制电源设备产生的EMI噪声，阻止它们进入交流电网干扰其它电子设备。
噪声滤波器的主要设计原则共模电感线圈使用的磁芯有环形、E形和U形等，材料一般采用铁氧体，环形磁芯适用于大电流小电感量，它的磁路比E形和U形长，没有间隙，用较少的圈数可获得较大的电感量，由于这些特点它具有较佳的频率特性。
而E形磁芯的线圈泄漏磁通小，故当电感漏磁有可能影响其它电路或其它电路与共模电感有磁耦合，而不能获得所需要的噪声衰减效果时应考虑采用E形磁芯作成共模电感。
差模电感线圈一般采用金属粉压磁芯，由于粉压磁芯适用频率范围较低，在几十kHz～几MHz，其直流重叠特性好，在大电流应用时电感量也不会大幅下降，最适合作为差模电感。
滤波器的技术参数及正确使用插入损耗是噪声滤波器的重要技术参数之一，在设计和选用时应予主要考虑。
在滤波器的安全、常规电气性能、环境及机械等条件都满足要求时，应尽量选择插入损耗值大些。
当没接滤波器时，信号源输出电压为V1，当滤波器接入后，在滤波器输出端测得信号源的电压为V2。
若信号源输出阻抗与接收机输入阻抗相等，都是50Ω，则滤波器的插入损耗为：IL=20log(V1/V2）(1) 因为电源噪声滤波器能衰减共模和差模噪声，所以它即有共模插入损耗，又有差模插入损耗。
选用滤波器时，应注意产品手册给出的插入损耗曲线，都是按照标准规定，在其输入和输出阻抗都为50Ω条件下测得的。
因为实际的滤波器两端阻抗不一定在全频率范围内是50Ω，所以它对EMI信号的衰减，并不等于产品手册中给出的插入损耗值。
当使用安装不当时，还会远远小于标准给定的插入损耗。
当滤波器的输出阻抗与负载阻抗不相等时，在此端口上会产生反射，两个阻抗相差越大，端口产生的反射也越大。
在设计EMI滤波器时，要注意滤波器阻抗的正确连接，以造成尽可能大的反射，使滤波器在很宽的频率范围内造成较大的阻抗失配，从而得到更好的电磁干扰抑制性能。
电源噪声滤波器的使用应注意如下几点：①滤波器应尽量靠近设备交流电入口处安装，应使未经过滤波器的交流进线在设备内尽量短；②滤波器中的电容器引线应尽可能短，以免引线感抗和容抗在较低频率上产生谐振；③滤波器接地线上有大的电流流过，会产生电磁辐射，应对滤波器进行良好的屏蔽和接地；④滤波器的输入线和输出线不能捆扎在一起，布线时尽量增大其间距离，以减小它们之间的耦合，可加隔板或屏蔽层。
tests using a noise separatorDifficulties of EMI filter designBase line (no filter) EMI unknown without measurementNoise source impedance unknownHigh-frequency effects difficult to predictFilter source impedance resonanceA procedure for determining filter component valuesExample: 90-260V flyback converters switching power supply 90KHZ, 43W output to meet a VDE limit for proper margin, under 6DB limit is used in the design.Step1, measure-base line (without filter) common-model EMI noise (V CM) and differential-model EMI noise (V DM) using a noise separator.Step2, determine CM attenuation requirement Vreq,CM and DM attenuation requirement Vreq,DM. (Plot filter attenuation requirement)(Vreq,CM)dB = (V CM)dB – (V Limit) dB +3 dB(Vreq,DM)dB = (V DM)dB – (V Limit) dB +3 dBWhere the (V CM)dB and (V DM)dB are obtained from step1Step3, determine filter corner frequenciesF R,CM = 40.3KHZ, and F R,DM = 12KHZStep4, determine filter component volues1, CM component L C and C Y, C Y is leakage current requirement, use C Y =3300pFL C = {1/(2*π*F R,CM)}2*{1/(2*C Y)} = {1/(2*π*40.3)}2*{1/(2*33oo*10-12)} = 2.36mHSelect L C =2.4mH, and the leakage inductance L Leakage= 36uH can be obtained by measurement 2, DM component L D, C X1 and C X2C X1 = C X2 = C DM = {1/(2*π*F R,DM)}2*(1/L DM) ={1/(2*π*12)}2*(1/L DM)Converter- filter interaction should be taken into consideration in choose L DM and C DMThere are infinite sets of solution for L DM and C DM three sets of solutions are listed for discussion in the following.1), use the leakage inductance as the DM choke since. LDM= LLeakage= 36Uh then CCM=CX1=CX4.75Uh which is an impractical calue for line-voltage rated filter capacitor . the physical volume of such a capacitor is much to bulky.2), if CDM are chose to be 0.47Uf , a commonly available filter capacitor value then LDM=374uh and LD= (LDM-LLeakage)/2=169uhA practical inductance value select LD = 180uh3), if CDM = 0.2uf then LDM= 800uh and Ld = 382uh a practial value also select LD = 380uh。
