開關(guān)電源能效等級技術(shù)規(guī)范

1開關(guān)電源能效等級技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了交流輸入，低壓直流(不大于60V)或低壓交流(不大于42.4V)輸出電壓的電源能效等級技術(shù)要求、試驗方法和結(jié)果判定。本文件適用于音視頻、信息技術(shù)和通信技術(shù)設(shè)備、家用和類似用途設(shè)備、照明設(shè)備供電的電源，如：手機、計算機、服務(wù)器、交換機、路由器、電視機、顯示器、音響、無人機、攝像頭、基站設(shè)備、機器人、電動自行車、戶外電源和家用和類似用途帶USB充電接口的插座等設(shè)備用電源，其它類似用途的電源也可參考使用本技術(shù)規(guī)范。本文件不適用于直流-直流的電源，也不適用于給工業(yè)用設(shè)備、醫(yī)療器械供電特殊用途的產(chǎn)品。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB50174—2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。外部電源externalpowersupply將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流或者交流電壓，通過電線、電纜或其他接口與用電產(chǎn)品相連接，使用時提供一個或多個直流或者交流輸出電壓的產(chǎn)品。每次使用時只提供一個直流或者交流輸出電壓的外部電源。其中，標稱輸出電壓小于6V且標稱輸出電流大于或者等于550mA的為低電壓單路輸出式外部電源，除低電壓以外的為基本電壓單路輸出式外部電源。通過單口協(xié)議等方式實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，且每次使用時只提供一個直流或者交流輸出電壓的外部電2通過多路電線、電纜或多個輸出端口與用電產(chǎn)品相連接，使用時，可同時提供多個直流或者交流輸出電壓的外部電源。嵌入式電源internalpowersupply通過輸出連接器與使用其供電的設(shè)備或組件等進行連接，并共同安裝于同一設(shè)備外殼內(nèi)，具備相對獨立電源形態(tài)的交流-直流電源。工作狀態(tài)activemode產(chǎn)品輸入端連接到電網(wǎng)電源上，輸出端連接到負載上，輸出電流在零(不含)至額定電流之間的狀態(tài)?？蛰d狀態(tài)noloadmode產(chǎn)品輸入端連接到電網(wǎng)電源上，輸出端不連接負載或負載不消耗電能的狀態(tài)。工作效率activemodeefficiency產(chǎn)品達到穩(wěn)定工作狀態(tài)時，實際輸出功率與實際輸入有功功率之比。平均效率averageefficiency產(chǎn)品在滿足額定輸出電流的100%、75%、50%和25%四種電流強度的工作狀態(tài)下的工作效率的平均值。冗余redundancy重復(fù)配置系統(tǒng)的一些或全部部件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，重復(fù)配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作，由此延長系統(tǒng)的平均故障間隔時間。4技術(shù)要求4.1外部電源能效等級外部電源工作狀態(tài)下的最小平均效率、空載狀態(tài)下的最大有功功率和額定狀態(tài)下的最小功率因數(shù)應(yīng)符合表1～表5的規(guī)定。其中，額定狀態(tài)下的最小功率因數(shù)要求僅適用于輸出功率標稱值不低于75W的電源。針對可調(diào)電壓單路輸出式產(chǎn)品，則需測試最小輸出電壓與最大輸出電壓兩種狀態(tài)，依據(jù)輸出功率標稱值符合表3的規(guī)定。外部電源工作狀態(tài)下的最小平均效率、空載狀態(tài)下的最大有功功率和額定狀態(tài)下的最小功率因數(shù)數(shù)值應(yīng)按照GB/T8170的規(guī)定進行修約，均修約到3位小數(shù)。表1低電壓單路輸出式外部電源能效等級輸出功率標稱值(Po)W(用小數(shù)表示)空載狀態(tài)下的最W額定狀態(tài)下的3表2基本電壓單路輸出式外部電源能效等級輸出功率標稱值(Po)W(用小數(shù)表示)空載狀態(tài)下的最W額定狀態(tài)下的 表3可調(diào)電壓單路輸出式外部電源能效等級輸出功率標稱值(Po)工作狀態(tài)最小電壓下的(用小數(shù)表示)工作狀態(tài)最大電壓下的(用小數(shù)表示)空載狀態(tài)下的W額定狀態(tài)下的 表4單路輸出式交流-直流電池充電器外部電源能效等級輸出功率標稱值(Po)W(用小數(shù)表示)空載狀態(tài)下的最W表5多路輸出式外部電源能效等級輸出功率標稱值(Po)W(用小數(shù)表示)空載狀態(tài)下的最W4.2嵌入式電源能效等級嵌入式電源最小工作效率和最小功率因數(shù)應(yīng)符合表6～表9的規(guī)定。針對同時具有低壓輸出和高壓輸出的多路輸出電源，按照表8的要求進行判定。嵌入式電源最小工作效率和最小功率因數(shù)數(shù)值應(yīng)按照GB/T8170的規(guī)定進行修約，均修約到3位小數(shù)。表6非冗余應(yīng)用多路輸出嵌入式電源能效等級負載4表7非冗余應(yīng)用單路輸出嵌入式電源能效等級負載表8冗余應(yīng)用低壓輸出嵌入式電源能效等級負載表9冗余應(yīng)用高壓輸出嵌入式電源能效等級負載注：輸出電壓范圍為40V至60V。5試驗方法5.1外部電源試驗方法外部電源按附錄A的試驗方法進行測試，其中，電池充電器電源按附錄B的試驗方法進行測試；另輸出電壓可調(diào)節(jié)的多路輸出式外部電源按附錄C的方法進行負載分配組合，示例說明見附錄D。針對帶通用串行總線(USB)端口電源適配器的延長線插座、墻壁式插座和轉(zhuǎn)換器，只測試電源模塊部分，空載狀態(tài)下的最大有功功率應(yīng)不包含產(chǎn)品其他電路功耗，產(chǎn)品效率不包含電子控制開關(guān)等電路部分。5.2嵌入式電源試驗方法嵌入式電源按附錄E的試驗方法對工作效率和功率因數(shù)值進行測試。5(規(guī)范性)外部電源平均效率、空載有功功率和功率因數(shù)測試方法A.1測試基本要求A.1.1測試環(huán)境測試環(huán)境溫度應(yīng)保持在(23±5)℃范圍內(nèi)，測試中靠近產(chǎn)品處的空氣流動速度應(yīng)不大于0.5m/s,不應(yīng)采用外部的風(fēng)扇、空調(diào)或散熱器來降低待測產(chǎn)品的溫度。測試中，產(chǎn)品應(yīng)置于非導(dǎo)熱材料上。A.1.2測試電壓和頻率測試電壓和頻率應(yīng)在交流電壓220V,頻率為50Hz模式下進行測量。對于可以調(diào)節(jié)輸出電壓的單路輸出產(chǎn)品，選擇其最大輸出電壓和最小輸出電壓分別進行測試。測試采用交流穩(wěn)壓電源供電，其電壓和頻率波動均不大于±1%。穩(wěn)壓電源的總電壓諧波畸變應(yīng)不大于2%(包括13次諧波之內(nèi))。測試電壓的峰值應(yīng)在其方均根值的1.34倍至1.49倍范圍之間。A.1.3測試電壓和頻率測量應(yīng)使用經(jīng)校準的電壓表、電流表和功率表(或功率分析儀)。功率計在不大于10W的有功功率測量時，分辨力為0.001W;在大于10W小于250W的有功功率測量時，分辨力為0.01W;在大于或等于250W的有功功率測量時，分辨力為0.1W。功率因數(shù)PF值量測時，分辨力至少為0.001。測試中測試回路應(yīng)盡可能短，以避免由于測試線路引起的測量誤差。A.1.4測試負載應(yīng)配備電子負載或可變電阻器以保證在每個產(chǎn)品的輸出功率范圍內(nèi)進行測試。A.2.1測試前的準備測試前，待測產(chǎn)品應(yīng)按照下面場景進行預(yù)熱。每個待測產(chǎn)品只允許進行一次時間為30min的預(yù)熱過a)長時間恒定功率的產(chǎn)品按照其標稱輸出持續(xù)工作30min進行預(yù)熱；b)有峰值輸出功率降額的產(chǎn)品，最大額定輸出電流如無法長期工作預(yù)熱時，輸出電流可按最大額定輸出電流的25%遞減，滿足持續(xù)工作30min進行預(yù)熱。在后(即電流表內(nèi)接法),以保證采樣準確。6A.2.2測試前的準備調(diào)節(jié)測試負載，使待測產(chǎn)品的輸出電流達到額定電流的X%,并監(jiān)測交流輸入功率大于或等于5min,確保產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定工作。在此狀態(tài)下，分別獲取待測產(chǎn)品交流輸入端的輸入有功功率[Pix,單位為瓦特(W)]和交流或直流輸出端的輸出有功功率[Pox,單位為瓦特(W)],按公式(A.1)計算此Nx——輸出電流為額定輸出電流的100%、75%、50%、25%其中一種時的工作狀態(tài)下的工作效率；Pox——輸出端的輸出有功功率，單位為瓦特(W);測試時，分別測試輸出電流為額定輸出電流的100%、75%、50%、25%(誤差為±1%)時，待測產(chǎn)品交流輸入端的輸入有功功率(Pix)和輸出端的輸出有功功率(Pox),并計算算術(shù)平均效率。考慮輸出線材的功率損耗，按公式(A.2)計算其輸出功率Vox——輸出端口處電壓，單位為伏(V);Rcable——輸出標準線材回路阻抗，單位為歐姆(Ω),按照表A.1選取。表A.1標準線材阻抗值A(chǔ)Ω注：標準輸出線材長度按1.5m評估。7A.2.3測試負載變化測試中，調(diào)節(jié)測試負載使產(chǎn)品輸出電流按照額定值的100%、75%、50%、25%、0的順序變化。對于有峰值輸出功率的產(chǎn)品，只測試電源可長期穩(wěn)定工作的輸出電流條件。A.2.4空載狀態(tài)下的有功功率將待測產(chǎn)品置于空載狀態(tài)，輸入的電流表和電壓表(或功率分析儀)應(yīng)按圖A.1的方式進行連接，測試并記錄此狀態(tài)下的交流輸入有功功率。如產(chǎn)品在空載狀態(tài)下處于間斷工作狀態(tài)，交流輸入有功功率應(yīng)采用連續(xù)積分大于或等于5min,計算得到平均有功功率。電流表交流輸入電壓表被測產(chǎn)品圖A.1空載狀態(tài)下有功功率的測試示意圖A.2.5額定狀態(tài)下的功率因數(shù)測試時，應(yīng)用功率計測試輸出額定狀態(tài)下的實際輸入功率因數(shù)。A.3測試結(jié)果判定被測產(chǎn)品按上述測試方法所測得的技術(shù)指標均達到本文件能效等級要求的規(guī)定，即判定為符合本文件的能效等級要求。8附錄B(規(guī)范性)電池充電器平均效率、空載有功功率和功率因數(shù)測試方法測試基本要求B.1.1測試環(huán)境測試環(huán)境溫度應(yīng)保持在(23±5)℃范圍內(nèi)，測試中靠近產(chǎn)品處的空氣流動速度應(yīng)不大于0.5m/s,不應(yīng)采用外部的風(fēng)扇、空調(diào)或散熱器來降低待測產(chǎn)品的溫度。測試中，產(chǎn)品應(yīng)置于非導(dǎo)熱材料上。B.1.2測試電壓和頻率測試電壓和頻率應(yīng)在交流電壓220V,頻率為50Hz模式下進行測量。對于可以調(diào)節(jié)輸出電壓的單路輸出產(chǎn)品，選擇其最大輸出電壓和最小輸出電壓分別進行測試。測試采用交流穩(wěn)壓電源供電，其電壓和頻率波動均不大于±1%。穩(wěn)壓電源的總電壓諧波畸變應(yīng)不大于2%(包括13次諧波之內(nèi))。測試電壓的峰值應(yīng)在其方均根值的1.34倍至1.49倍范圍之間。B.1.3測試電壓和頻率測量應(yīng)使用經(jīng)校準的電壓表、電流表和功率表(或功率分析儀)。功率計在不大于10W的有功功率測量時，分辨力為0.001W;在大于10W小于250W的有功功率測量時，分辨力為0.01W;在大于或等于250W的有功功率測量時，分辨力為0.1W。功率因數(shù)PF值量測時，分辨力至少為0.001。測試中測試回路應(yīng)盡可能短，以避免由于測試線路引起的測量誤差。B.2測試方法B.2.1測試前的準備測試前，待測產(chǎn)品應(yīng)按照其標稱輸出持續(xù)工作30min進行預(yù)熱，達到兩個連續(xù)5min周期內(nèi)的輸入B.2.2電池充電器各種恒壓模式充電電壓的確定電池充電器額定充電電壓為產(chǎn)品宣稱的額定充電電壓，如額定充電電壓宣稱為范圍，則取宣稱的最高值，如最高值無帶載電流，以空載實際測試電壓的98%為額定充電電壓。最低充電電壓通過電子負載的恒壓模式從額定充電電壓開始，以0.1V步進降低電壓，直到產(chǎn)品無充電電流時，上一步的電壓值為產(chǎn)品的最低充電電壓。依據(jù)以下公式(B.1)計算產(chǎn)品的各種充電工作狀態(tài)的充電電壓值。9X—為充電電壓百分比，對應(yīng)25、50、75和100,無量綱。B.2.3工作效率按照公式(B.1)計算的結(jié)果，調(diào)節(jié)產(chǎn)品充電電壓達到額定充電電壓與最低充電電壓之間的X%并達到穩(wěn)定狀態(tài)，分別獲取在此穩(wěn)定狀態(tài)下待測產(chǎn)品交流輸入端的輸入有功功率[Px,單位為瓦特(W)]和輸出端的輸出有功功率[Pox,單位為瓦特(W)],按公式(A.1)計算此種工作狀態(tài)下的工作效率ηx。測試時，分別測試充電電壓為額定充電電壓與最低充電電壓之間的100%、75%、50%、25%時，待測產(chǎn)品交流輸入端的輸入有功功率和輸出端的輸出有功功率，并計算算術(shù)平均效率。B.2.4測試負載變化測試中，調(diào)節(jié)電子負載使產(chǎn)品輸出充電電壓按照額定充電電壓與最低充電電壓之間的100%、75%、50%、25%及空載的順序變化。B.2.5空載狀態(tài)下的有功功率將待測產(chǎn)品置于空載狀態(tài)，輸入的電流表和電壓表(或功率分析儀)應(yīng)按附錄A的圖A.1進行連接，測試并記錄此狀態(tài)下的交流輸入有功功率。如產(chǎn)品在空載狀態(tài)下處于間斷工作狀態(tài)，交流輸入有功功率應(yīng)采用連續(xù)積分5min,計算得到平均有功功率。B.2.6滿載狀態(tài)下的功率因數(shù)測試時，應(yīng)用功率計測試輸出滿載狀態(tài)下的實際輸入功率因數(shù)。B.3測試結(jié)果判定被測產(chǎn)品按上述測試方法所測得的技術(shù)指標均達到本標準等級要求的規(guī)定，即判定為符合本文件的能效等級要求。(規(guī)范性)C.1最小輸出電壓負載組合C.1.1功率計算式(B.1)計算各端口輸出功率的降級因數(shù)Dsi,再按照公式(C.2)計算電源測試時各端口的輸出功率……………(C.1)PLi=P×Dsi…………Psi——第i個端口額定輸出功率，單位為瓦(W);PLi——測試時第i個端口的輸出功率，單位為瓦(W);P——電源標稱額定輸出功率，單位為瓦(W)。C.1.2最小電壓選擇依據(jù)B.1.1計算各端口輸出的功率，最小電壓Vmin_i的確定原則為：用上述公式(C.2)計算得到的功率PL與各端口電壓對應(yīng)的額定輸出功率(輸出額定電壓與額定電流乘積)進行對比，從最小輸出電壓開始，當(dāng)其額定輸出功率大于或等于PLi時，則選擇測試時，按照公式(C.3)計算測試時某一端口輸出的電流Ibus。其中，當(dāng)Dsi≥1時，則令Dsi=1。PLi——測試時第i個端口的輸出功率，X——為負載百分比，對應(yīng)100、75、50、25和0,無量綱。C.2單口最大額定功率輸出負載C.2.1端口選擇C.2.2電壓選擇注2:如單口輸出最大輸出功率小于各端口同時輸出的額定功率，則該負載條件不適用。(資料性)多路輸出式外部電源負載組合示例說明D.1多路輸出式外部電源輸出規(guī)格示例以電源有4個端口輸出及每端口輸出分別包含3組輸出電壓為典型示例(如圖D.1),各端口同時端口1端口2端口3圖D.1典型多路輸出式電源示意圖表D.1各端口同時輸出規(guī)格及功率限制輸出端口輸出功率限制Vi_i/Ii_1、Vi_2/Ii_2、Vi_3/Ii_3PV?_i/I?_1、V2_2/I2_2、V2_3/I?_3V3_i/I3_1、V3_2/l3_2、V3_3/I?_3V4_i/I4_1、V4_2/I4_2、V4_3/I4_3注1:V1_1/I1_1為第1個端口的第1組額定輸出電壓與額定輸出電流；V1_2/I1_2為第1額定輸出電壓與額定輸出電流；V1_3/I1_3為第1個端口的第3組額定輸出電壓與注2:假設(shè)端口輸出電壓由小到大為V1_1<V1_2<V1_3,并相應(yīng)輸出功率為V1_1×I1_1≤V1_2×I1_2≤D.2計算各端口功率限制比例按照公式(C.1)計算各端口輸出功率的降級因數(shù)Dsi,針對兩個端口及以上一起限制功率情況(端口3與端口4),先計算兩個端口及以上的降級因數(shù)Ds?-4,再分別選擇同時輸出時單口輸出中相應(yīng)的額定輸出功率(輸出額定電壓與額定電流乘積)進行計算Ds?及Ds4,參見圖D.2,計算公式見表D.2。功率限制Ds4圖D.2各端口功率限制比例示意圖表D.2各端口輸出功率降級因數(shù)計算輸出端口端口1D.3計算各端口測試所需的輸出功率按照公式(C.2)計算各端口輸出測試所需的輸出功率PLi,見表D.3公式計算。表D.3各端口輸出功率計算輸出端口端口1D.4各端口選擇測試電壓及計算測試所需的電流計算得到各端口輸出測試所需的輸出功率PL后，用計算得到的功率PLi與各端口電壓對應(yīng)的額定輸出功率(輸出額定電壓與額定電流乘積)進行對比，從最小輸出電壓開始，當(dāng)其額定輸出功率大于或等于PLi時，則選擇該電壓進行測試。再按照公式(C.3)分別計算測試時各端口輸出的電流Lbus,見表D.4公式計算。輸出端口輸出電流計算(100%負載)輸出電流計算(50%負載)V1_3V?_1×I?_1<PL2V2_2V3_1×1?_1≥PL3V3_1V4_1×14_1≥PL4V4_1(規(guī)范性)嵌入式電源工作效率和功率因數(shù)值測試方法E.1測試基本要求E.1.1測試環(huán)境測試環(huán)境溫度應(yīng)保持在(23±5)℃范圍內(nèi)，測試中靠近產(chǎn)品處的空氣流動速度應(yīng)不大于0.5m/s,除非產(chǎn)品特別說明，不應(yīng)采用外部的風(fēng)扇、空調(diào)或散熱器來降低待測產(chǎn)品的溫度。測試中，產(chǎn)品盡量按實際應(yīng)用場景安裝或放置。E.1.2測試電壓和頻率測試電壓和頻率須在交流電壓220V,頻率為50Hz模式下進行測量。測試采用交流穩(wěn)壓電源供電，其電壓和頻率波動均不大于±1%。穩(wěn)壓電源的總電壓諧波畸變應(yīng)不大于2%(包括13次諧波之內(nèi))。測試電壓的峰值應(yīng)在其方均根值的1.34倍至1.49倍范圍之E.1.3測試設(shè)備與測量要求測量應(yīng)使用經(jīng)校準的電壓表、電流表和功率計(或功率分析儀)。功率計在不大于10W的有功功率測量時，分辨力為0.001W;在大于10W小于250W的有功功率測量時，分辨力為0.01W;在大于或等于250W的有功功率測量時，分辨力為0.1W。功率因數(shù)PF值量測時，分辨力至少為0.001。應(yīng)配備電子負載以保證在每個產(chǎn)品的輸出功率范圍內(nèi)進行測試。測試中測試回路應(yīng)盡可能短，以避免由于測試線路引起的測量誤差。E.2測試方法E.2.1測試前的準備測試前，待測產(chǎn)品應(yīng)按照其標稱輸出持續(xù)工作30min進行預(yù)熱，達到兩個連續(xù)5min周期內(nèi)的輸入功率變化不超過±1%。E.2.2電源風(fēng)扇的控制電源風(fēng)扇應(yīng)按下列要求控制a)嵌入式電源內(nèi)部無風(fēng)扇的場景，應(yīng)提供滿足產(chǎn)品應(yīng)用要求的散熱條件，避免被測設(shè)備過熱保護；b)嵌入式電源內(nèi)部有風(fēng)扇的場景：1)針對非冗余應(yīng)用類，風(fēng)扇的功率納入工作效率的計算中；2)針對冗余應(yīng)用類，應(yīng)單獨給風(fēng)扇進行供電，風(fēng)扇的功率不納入工作效率的計算中。E.2.3測試配置圖嵌入式電源工作效率和功率因數(shù)的測試按圖E.1、圖E.2和圖E.3進行連接。下圖E.2與E.3中Pix、P?ix、Pnix分別為第1路的輸入功率、第2路的輸入功率與第n路的輸入功率，P1ox、P?ox、Pnox分別為第1路的輸出功率、第2路的輸出功率與第n路的輸出功率。O圖E.1嵌入式電源工作效率和功率因數(shù)測試示意圖(單輸入單輸出場景)功率計功率計A-OA-交流電源電子負載被測設(shè)備電子負載Pnox圖E.2嵌入式電源工作效率和功率因數(shù)測試示意圖(單輸入多輸出場景)功率計功率計A-O功率計①交流電源電子負載電子負載被測設(shè)備交流電源A-P21xP1xPnx圖E.3嵌入式電源工作效率和功率因數(shù)測試示意圖(多輸入多輸出場景)E.2.4嵌入式電源在各種負載狀態(tài)下的各路輸出測試電流的確定E.2.4.1各路輸出沒有功率限制的情況對于各路輸出沒有功率限制的情況，按照公式(E.1)計算降級因數(shù)D。具有輔路電壓(standbyvoltage)輸出的嵌入式電源，將輔路電壓輸出視為一路。D——降級因數(shù)，以百分數(shù)表示；P——額定輸出功率，單位為瓦(W);V?——各路額定輸出電壓，單位為伏(V); 各路額定輸出電流，單位為安(A)。采用降級因數(shù)D,按照公式(E.2)計算測試時某一路輸出的電流Ibus。bus——測試時某一路輸出的電流，單位為安(A);In——某一路輸出的額定輸出電流，單位為安(A);X——負載百分比，對應(yīng)10、20、50和100,無量綱；D——降級因數(shù)，當(dāng)D≥1時，則D取值為1。E.2.4.2各路輸出有功率限制的情況對于各路輸出有功率限制的情況，按照公式(E.3)計算各路額定輸出功率的降級因數(shù)Dsi,再按照公式(E.4)計算嵌入式電源總額定輸出功率的降級因數(shù)DT。最終按照公式(E.5)計算測試時某一路輸出的電流。Dsi——第i路降級因數(shù)，以百分數(shù)表示；Psi——第i路額定輸出功率，單位為瓦(W);Vi——第i路內(nèi)各分路額定輸出電壓，單位為伏(V);Ii——第i路內(nèi)各分路額定輸出電流，單位