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绿色概念是21世纪电器产品新卖点
2015/1/15 11:12:25  来源:中国低碳网 李子峰
随着全球保护环境的呼声日益高涨,以及消费者环保意识的加强,绿色产品也就顺理成章地成为21世纪消费者最受青睐的产品。绿色认证标志将成为21世纪产品进入市场的通行证,绿色产品必将成为未来10年内全球消费产品市场的主旋律。
纵观全球,绿色产品从80年代开始投放市场,至90年代中期已占有较大的市场份额,北欧各国甚至已经推出了统一的绿色产品标志。在德国,绿色产品的份额已超过30%,在日本、美国和加拿大等国,绿色产品迅速发展,对绿色产品的管理也推出了相应的国际标准,如ISO14000系列标准等。而在中国大陆,以海信集团为代表的一些家电制造商也开始推出绿色家电产品,如绿色冰箱、绿色空调、绿色电视和绿色电脑等。
海信集团自推出具有环保及安全概念的“绿色环保”系列电视机以来,市场占有率迅速飙升,创造了单月利润800万元的好成绩,目前,绿色电视已占整个电视销量的60%以上。
因此,生产绿色产品不单对保护环境有利,它也会给产品带来新的增值,创造新的商机,现在它已成为众多制造商共同追求的目标。
通常对于电器产品来说,绿色有三重含义:1.环保。即产品在使用和回收过程中对环境无污染,如采用无氟冰箱和无氟空调,防止制冷剂氟、氯的泄漏对大气臭氧层产生破坏。2.节能。如电源系统的低功耗设计和科学管理以及功率因子调整。3.用户界面友好和对电网污染小。即对使用者的健康无危害,如电视机和电脑显示器的低辐射设计和消除画面闪烁感。本文将主要侧重于对后两方面的介绍。
半导体技术在节能方面进展
随着经济的发展,中国已经成为家用电器的生产和消费大国。如果所有的电视机、空调器、洗衣机等电器都能按照绿色节能标准来设计,可想而知每年将能够节约多少能源。ONSemiconductor的亚太区市场部经理PaulineCheong说:“绿色电器的主要驱动力源于空调、洗衣机、电冰箱、电视机、VCR、计算机和监视器,节能是其需要解决的问题。”因此电器产品的低功耗设计和电源科学管理愈显重要,为了适应制造商们的这种设计与生产要求,半导体元器件制造商们也在努力开发与之相适应的电子元器件。
目前半导体技术在节能方面主要有三种方式:1.使用电源控制器,增设待机状态电源管理功能,科学管理电源。2.提高DC/DC、AC/DC电源转换器的转换效率。3.降低半导体芯片工作电压。例如MCU由原先的5V工作电压向3V过渡,DSP内核工作电压向1V甚至1V以下发展。
为实现开关电源的低功耗设计,ONSemiconductor公司推出了GreenLine系列器件,其中包括SMPS(开关电源)控制器。MC44608是SMPS控制器系列中的最新产品,它是一块用于离线开关调节电路的高性能甚高压开关电源控制器芯片。特别适合于应用在电视机、VCR、监视器、传真机和复印机中。MC44608具有启动电流源而不需要启动电阻,从而有效地减少电流吸收并提高快速无损启动的整个系统效率。例如,使用MC44608后,一个150W的开关电源能将待机功耗降低至接近1W。
现在DC/DC电源转换器的转换效率已能做到90%以上,如TI公司的TPS6012,它是具有电压转换率可调节功能的充电泵,可以有效提高电源转换效率。其输出电压为3.3V,输出电流可达200mA,转换效率高达90%以上,在休眠状态下的电流消耗仅为60uA。TPS6012适合于应用在电池供电的便携式产品中。另外一种转换效率达95%以上的是TI公司的TPS5102,它是双通道控制器,控制两组电压。芯片内部带有MOSFET驱动器,使输出电流达到20A,远远超过一般的同类器件。在休眠状态下功耗很低。该芯片特别适合于笔记本电脑等需要两组不同电压同时对电池使用时间尤为重视的产品。
“电子产品对便携性和低功耗的需求越来越高,高效率的电源转换器和控制器有助于用户简化最终产品的设计,使产品早日上市,并提高产品性能和延长电池使用时间。”TI公司电源管理产品部的战略市场经理BillChew说。
其实不仅电源转换器件会直接影响到电池的使用时间,微控制器和处理器也会很大程度地影响到便携式产品的功耗。因此,一个好的电池供电产品应选择功耗低的微控制器或处理器。目前微控制器和处理器的工作电压都在不断降低,向低压、省电方向发展。
MCU的工作电压已低至1.8V,如TI公司推出的MSP430F112闪烁微控制器(FlashMCU),运行速率为8MIPs,在1MHz工作频率时电流消耗仅350uA。适合于应用在便携式医疗仪器(如血压计、温度计)、安全系统和仪表中。ATMEL公司的AT91微控制器在提供先进性能的同时,也十分注意低功耗设计,适用于GPS接收机、无线网络产品等对功耗敏感的产品。同样地,在DSP技术方面,目前生产工艺已转向0.25、0.18um,内核工作电压已经降低到了1.2V、1.0V,功耗也降低了许多。
消除电网污染的半导体解决方案
目前大多数离线电器设备都只是简单地将桥式整流器连接到一个非常大的电容上,获得原始直流电压。这种处理方法往往会导致产生大的脉冲电流,给整个电网注入高次谐波造成污染,降低功率因子值,造成能源损失。为了控制和减少这种高次谐波污染,IEC(国际电工委员会)规定,到2001年时所有的电器设备制造商都要执行IEC1000-3-2标准。
绿色电器
MC33260是ONSemiconductor公司新推出的GreenLine系列中的PFC(功率因子控制器)IC。它在整流电路和大电容之间插入一个功率因子调整预调器,这个接口实际上是一个步进转换器,能够滤掉谐波,从而得到一个干净的稳定电源输出。因此,MC33260特别适合于电子镇流和离线电源转换等应用,使其满足国际标准。
低辐射是电视机和显示器的新卖点
电视机和电脑CRT显示器在工作时都会产生X射线,长时间的过剂量辐射会对人体健康构成威胁。彩电在任何状态下,X射线剂量都不应超过0.5mR/h,这是世界公认的安全剂量。一般来讲,彩电在设计时,内部都要加防X射线保护电路,如行扫描电路、过压保护电路和自动亮度限制电路,确保不会对人体造成很大伤害。另外,彩电通常还会产生画面闪烁现象,长时间收看会损伤人的眼睛,这主要是因为扫描频率的影响。
海信集团技术中心的李砚泉副主任说:“我们在电视机设计方面非常注重绿色环保设计,采取各种防辐射措施,有效消除伤害辐射。”该公司研制的数码100Hz场频纯平面彩电,画面重复频率远远高于人眼的闪烁极限频率,可以消除长时间收看电视节目对人体产生的视觉疲劳现象。同时该公司还正在开发待机功耗低于1W、正常工作状态时功耗降低10%以上的节能型电视。其主要技术除采用“绿色”开关电源设计外,还采用了新型的低功耗集成电路。
不仅电视机重视绿色环保设计,CRT显示器的开发重点也越来越转向这方面,更多的公司在其产品中采用了TCO92和TCO95辐射标准。由于普通型CRT显示器的利润目前已经很小,低辐射、防眩光设计无疑会成为CRT显示器的一个新卖点。

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