La sfida verde degli alimentatori

Gli alimentatori esterni – i classici mattoncini neri che sono forniti insieme a molti prodotti elettronici – devono ora soddisfare specifici requisiti in termini di efficienza energetica. Le specifiche riguardano l’efficienza attiva, cioè quando l’alimentatore sta distribuendo potenza al carico, e il consumo di potenza quando non c’è il carico collegato. Quando si tratta di alimentatori, quelli costruiti all’interno di apparecchiature elettriche ed elettroniche, la discussione è un pò più complessa. Questo perché gli alimentatori esterni sono considerati un prodotto a sé stante e hanno semplici criteri da capire, ma non è così.

I requisiti della Energy Star
I requisiti della normativa Energy Star sono applicati a diversi gruppi di prodotto. Tuttavia, ogni gruppo può contenere prodotti differenti. Per esempio il gruppo di prodotto “dispositivi d’immagini” contiene duplicatori digitali, affrancatrici, stampanti, scanner e altri.
Se prendiamo l’esempio di semplici stampanti, i requisiti sull’efficienza energetica dipendono dal tipo di tecnologia, diretta, con trasferimento termico, sublimazione, elettrofotografia, impatto, a getto d'inchiostro, inchiostro solido o trasferimento termico. Quindi lo stesso alimentatore esterno usato per differenti tipi di stampanti avrà differenti effetti sull’efficienza energetica. Consideriamo un’applicazione che coinvolge un’apparecchiatura d’immagini. Ci sono due differenti modi di dimostrare la conformità alla normativa Energy Star. Uno è l’uso del metodo TEC (Consumo tipico di elettricità) e l’altro è l’uso del metodo OM (Modo operazionale). L'approccio TEC fa l’ipotesi circa il numero di ore al giorno per cui il prodotto è in uso, lo schema di utilizzo durante tali ore e i tempi di ritardo predefiniti che il prodotto ha prima di entrare in una modalità di bassa potenza (sleep mode). Il consumo di elettricità è misurato come l’energia accumulata usata e convertita in potenza diviso il periodo di test. Il calcolo assume che ci saranno due tempi d’uso per giorno con un funzionamento a bassa potenza intermezzo, che simula una pausa pranzo. È anche ipotizzato che non ci sarà utilizzo nel weekend. Il valore TEC è derivato dalle varie misure di energia effettuate durante i periodi in uso attivo, in bassa potenza e in auto spegnimento (stand-by). Il valore massimo ammissibile TEC dipende dalla dimensione del formato, la velocità del prodotto (immagini al minuto) e la tecnologia di marcatura. Per contro, l'approccio OM è di misurare la potenza durante il funzionamento attivo, a basso consumo e in stand-by e anche di misurare il periodo di tempo predefinito fino a quando il prodotto entra in modalità a basso consumo.
Per essere compatibile con la normativa Energy Star, il prodotto deve rispondere a tre criteri.

• Il tempo predefinito per entrare in modalità a basso consumo deve essere inferiore a un determinato valore di pochi minuti, a seconda delle dimensioni del prodotto e della velocità (immagini al minuto), per i dispositivi grafici, tranne che per le affrancatrici. Per le affrancatrici il tempo di ritardo predefinito allo stato di bassa potenza (sleep mode) è solo dipendente dalla velocità, o dalla posta elaborata in un minuto.
• L’alimentazione in stand-by dovrebbe essere inferiore a 1 W per i prodotti standard e di piccolo formato senza funzionalità fax o meno di 2W per i prodotti standard e di piccolo formato con funzionalità fax. Per i prodotti di grande formato e le affrancatrici non esiste attualmente alcun limite.
• La potenza dello sleep mode (funzionamento a bassa potenza) deve essere inferiore a un determinato valore in base al tipo di macchina, la dimensione del formato e la tecnologia di stampa. Vi è una indicazione di riferimento per ogni singolo caso e questa può essere più maggiore se il prodotto ha funzioni ulteriori alla semplice stampa di immagini. Come esempio, avere una porta di connessione di rete, possibilità di leggere una scheda di memoria, porta infrarossi, o cordless, aumenta la potenza ammissibile nello stato di sleep mode. Il valore supplementare allocato dipende se la funzione extra è attiva, mentre il prodotto è in modalità sleep, o è inattiva. C’è anche un valore aggiunto per l’alimentatore. Questo si basa sulla sua potenza di uscita moltiplicata per 0,05.

Esigenze differenti
Si può notare che altri fattori, oltre l'alimentazione contribuiscono notevolmente alla valutazione di efficienza energetica delle applicazioni dei dispositivi d’immagini. Alcuni prodotti hanno i propri criteri mentre altri sono raggruppati insieme, come ad esempio le stampanti e i fax, le affrancatrici e le stampanti, gli scanner e i prodotti tutti in uno (scanner/stampante/fax). Chiaramente, dato che ogni applicazione e tipo di prodotto deve rispondere a diverse esigenze per conformarsi alla Energy Star, non è possibile disporre di alimentatori che possono garantire che tutte le applicazioni siano conformi alla normativa Energy Star. Le funzioni che i prodotti svolgono in condizioni di stand-by o in modalità sleep, il tempo necessario per entrare in modalità standby e l'energia media consumata in un giorno di lavoro devono essere tutti presi in considerazione. Tuttavia, un'attenta selezione di alimentatori ad alta efficienza, attraverso il loro completo modo di operare, da senza carico a pieno carico, semplificherà il lavoro di progettazione necessario per garantire che i dispositivi finali soddisfino i requisiti di efficienza energetica.

Un alimentatore adeguato “green mode”
La serie ECS45 di XP Power è un esempio di un alimentatore compatto che offre una’efficienza tipica dell’88% e meno di 0.3 W di consumo di Potenza senza carico, grazie a condizioni in funzionamento “green mode”. L’unità che ha tensioni d’uscita da 12V a 48 Vdc è in 3x2x0.95 pollici e usa un “green mode “ chip di controllo Pwr. Il chip fornisce la modulazione off-time per abbassare continuamente la frequenza di commutazione del convertitore flyback in condizioni di carico leggero. Questa frequenza di commutazione più bassa riduce le perdite del circuito in queste circostanze. Lo stesso chip è fatto in un processo BiCmos per mantenere la corrente di avvio a circa 14 μA e la corrente di esercizio a 4 mA. Il dispositivo fornisce anche alcune delle funzioni di protezione nell’alimentatore e garantisce una potenza costante in uscita su tensioni di ingresso AC da 90 a 264 Vac.