美國(guó)在降低能耗中電源電子技術(shù)應(yīng)用的分析

    全世界對(duì)能源消耗的關(guān)注日漸增加。作為減少能源消耗的兩種方式，能源節(jié)省需要個(gè)人的自覺性加社會(huì)決策，而能效提升就純粹是一個(gè)技術(shù)問題。美國(guó)使用的電能中的3%在電子電源|穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換過程中耗散為熱量。因此電源電子產(chǎn)業(yè)，包括半導(dǎo)體公司、電源公司和終端產(chǎn)品制造商正在努力使這些損耗減少一半。他們所采用的方式就是提升大批量消費(fèi)電子產(chǎn)品中的電源轉(zhuǎn)換效率并降低待機(jī)能耗。當(dāng)然，減少這些損耗不是最終目的，實(shí)現(xiàn)更高系統(tǒng)性能和更低成本才是真正的目標(biāo)。

    如今，美國(guó)每年的碳排放量是27.5億噸。如果延續(xù)當(dāng)前的軌跡，到2050年將增加超過40%。這排放的一大來源便是烘烤和烹調(diào)系統(tǒng)、照明、電器和電子設(shè)備中所使用的電力。電源電子工程師在保護(hù)地球?qū)氋F的資源中能夠發(fā)揮重要的作用。下面是一個(gè)簡(jiǎn)要分析。

    1 美國(guó)所有電力應(yīng)用中的6%～10%是在電源從交流(AC)轉(zhuǎn)換到直流(DC)。

    2 由于現(xiàn)有電源效率欠佳，美國(guó)所有電力消耗的3%～4%是在電源內(nèi)部消耗的。

    3 以更好的設(shè)計(jì)、使用IC控制器、場(chǎng)效應(yīng)管(FET)和二極管等最新的電子元器件來增加電源的效率，能節(jié)省美國(guó)所有電力消耗的1%～2%，也就是每年30～60億美元的節(jié)省潛能。

    美國(guó)每年的住宅電能消耗總量達(dá)13000億kWh。

    商業(yè)用電部分

    美國(guó)每年的商業(yè)部分電能消耗為12 300億kWh，其中9%(1 107億kWh)來自辦公設(shè)備。假設(shè)辦公設(shè)備的電能消耗能夠降低15%，潛在的電能節(jié)省達(dá)166億kWh，以0.10美元/kWh計(jì)算，就接近17億美元。

    將不同部分的節(jié)省潛能相加

    對(duì)于美國(guó)而言，如果提升常見電子產(chǎn)品的電源效率，結(jié)合住宅和商業(yè)用電部分能夠節(jié)省總額達(dá)49億美元的電能開支。更高效的產(chǎn)品工作模式設(shè)計(jì)所帶來的節(jié)省還能夠產(chǎn)生更多的效益。

    功率是如何損耗的，針對(duì)功率損耗采取了什么措施

    在電子設(shè)備，功率損耗分為兩部分，分別是待機(jī)損耗和工作損耗。待機(jī)損耗在設(shè)備(計(jì)算機(jī)、電池充電器、電視機(jī)等)關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)，這時(shí)設(shè)備仍在消耗功率；而工作損耗則是由通常在電源中的電源轉(zhuǎn)換階段的低效所導(dǎo)致。在家庭應(yīng)用中，待機(jī)損耗預(yù)計(jì)占到總損耗的25%，而工作損耗占余下的75%。

    近年來，所做的很多工作都旨在提升公眾對(duì)電能節(jié)省的興趣，而世界各國(guó)政府啟動(dòng)了很多自愿性和強(qiáng)制性的項(xiàng)目來促進(jìn)更高效產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和電能更被善用。在美國(guó)，最成功的一個(gè)例子就是“能源之星”(ENERGY STAR)，這是一個(gè)自愿性項(xiàng)目，旨在推廣更高效的產(chǎn)品，并鼓勵(lì)消費(fèi)者來購(gòu)買這些產(chǎn)品。“能源之星”項(xiàng)目的基本途徑是調(diào)查現(xiàn)有產(chǎn)品，并設(shè)定一個(gè)產(chǎn)品要獲得ENERGY STAR標(biāo)簽所必須符合的閾值。