2020年4月、EUは、外部電源を含む (ただしこれに限定されません) 電子部品の効率を規制および改善することを目的としたEcodesign 2019/1782を導入しました。CUI Incのこの記事では、EUのエネルギー効率規制の歴史と、将来の変更に先んじて対応するための方法について説明します。
導入
外部電源 (EPS) の効率は、カリフォルニア州が2004年に最初の効率要件を義務付けて以来、電源メーカーやOEMの懸案事項となっています。それ以来、世界中の政府がさまざまな効率要件を採用、更新、さらには廃止したため、最新の状態を維持し、重要な市場で製品が準拠していることを保証することが困難になっています。最新の変更は、外部電源の効率を規定するEUのEcodesign 2019/1782規制が発効した2020年4月に発生しました。新しい2019/1782規格は、当初多くの人が導入されると考えていた規制ではありません (CoC Tier 2が予想されていました)。新しい効率制限は一般に予想されていたほど厳しくはありませんが、新しい必須ラベルおよび文書化要件が含まれています。
ヨーロッパの効率の歴史
最新の変更は、欧州委員会（EC）が規則第278/2009号を規則第2019/1782号に置き換えた4月に発生しました。前者は、指令2009/125/ECの一部として欧州連合 (EU) における外部電源に対する元々の効率要件であり、エネルギー関連製品 (ErP) のエコデザイン要件を設定するための枠組みを確立しました。
この要件は、家庭用およびオフィス用の電子機器で使用することを目的とした、定格250 W以下で単一出力の密閉型主電源接続電源装置に適用されます。278/2009では、医療用アダプタ、バッテリー充電器、無停電電源装置、ハロゲン照明コンバータ、または電圧コンバータ (230 Vacから110 Vacへの主電源変換) には適用されないことが明示的に規定されています。
278/2009フェーズ1
278/2009規制には2つの実施段階がありました。最初のフェーズは非常にシンプルで、2010年に開始されました。これは、Energy Starによって確立され、後に米国エネルギー省 (DOE) によって採用された外部電源装置の国際効率表示プロトコル (IEMP) のレベルIVに相当します。無負荷時の最大消費電力を0.5 Wに設定し、3つの電力範囲の最小平均アクティブ効率を定義しました ( 図1 を参照)。平均アクティブ効率は、25%、50%、75%、100% の負荷で測定された平均効率として定義されます。Energy Star IEMPに準拠することで、EUと米国の要件が効果的に調和されました。
図1: 278/2009フェーズ1の要件
フェーズ1では、ドキュメント要件も導入されました。製造業者は、適合性評価の結果に関する具体的な情報を技術文書に含めることが求められました。
278/2009フェーズ2
フェーズ2はフェーズ1の1年後の2011年に開始され、基本的にはIEMPレベルVと同じでした。米国はほぼ同時期にレベルVに切り替え、規制の調和を維持していました。この新しいフェーズには、AC-AC、AC-DC、低電圧という3つの新しい製品カテゴリが含まれていました。低電圧は、出力電圧が6 V未満で、電流定格が550 mA以上の場合として定義されます。これらの各カテゴリには独自の平均アクティブ効率制限があり、同じ3つの電力範囲に分割されました。無負荷時の消費電力制限は、製品カテゴリ別に分けられるだけでなく、2つの電力範囲 (51 W未満と51 W超) が含まれるように更新されました。
図2: 278/2009フェーズ2の平均アクティブ効率
図3: 278/2009フェーズ2無負荷電力消費
これまでのところ、EUと米国は概ね調和していた。しかし、オーストラリア、ニュージーランド、カナダなどの国々も、独自のプログラム（MEPS、GEMS、NRCan）を通じてIEMPに従っていましたが、少なくとも1つのIEMPレベル遅れをとっていました。詳細については、外部電源の効率基準をご覧ください。
レベルVI、CoCバージョン5、およびエコデザイン2019/1782
外部電源のEnergy Starプログラムは2010年に終了し (EUが計画のフェーズ2を開始する前)、5つのIEMPレベルのみが定義され、残りは将来の開発のために残されました。2016年に米国DOEはIEMPを更新し、その要件をDOEレベルVIまたは単にレベルVIと呼ばれるものに引き上げました。DOEは、既存のカテゴリの効率制限を引き上げるとともに、新しい電力範囲と追加の製品カテゴリを追加しました。この規制では、250 Wを超える範囲と、複数出力電源のカテゴリが指定されるようになりました。これにより、当面は米国とEU間の調和は事実上終了した。
一方、EUはレベルVを要求し続けましたが、2013年から、欧州委員会の共同研究センターは、外部電源のエネルギー効率に関する行動規範バージョン5 (CoC v5または単にCoCと呼ばれることが多い) で定義された自主基準を発表しました。
具体的なCoC要件は2つの層に分かれています。Tier 1は2014年に発効され、Tier 2は2016年に発効される予定でした (米国がレベルVI標準を導入するのと同時期)。CoCによって導入された重要な変更の1つは、効率要件の一般的な増加以外に、軽負荷時に効率が大幅に低下し、多くのアプリケーションがこの状態でかなりの時間を費やすという事実を認識して、10% 負荷での新しいテスト ポイントが追加されたことです。一般的に、Tier 1はレベルVIよりも厳しくなく、Tier 2はレベルVIよりも厳格でした。CoCティア1と2にはそれぞれ、レベルVIにはない10% の負荷要件が含まれていました。つまり、CoC規制が義務化されるとすぐに、2つの市場は同期しなくなることになります。
最新のEU効率規制
予想されていたように、Tier 2は2016年に義務化されるのではなく、最初は2年、その後さらに2年延期されました。2020年にこの規制は最終的に廃止され、その代わりにEUは外部電源に対する新しいEcodesign 2019/1782要件を導入しました。これは任意要件ではなく法的要件です。新しい規制は、本質的には行動規範が存在したことを忘れ、以前の規制No. 278/2009に基づいて、わずかな違いのみでDOEレベルVI制限を採用しています。DOEレベルVIと同様に、複数の出力アダプタのカテゴリが追加されました。これには10% 負荷時の効率要件は含まれていませんが、10% 負荷時の効率を文書化する必要があります。新しい規制では、範囲が引き続き250 Wに制限されていますが、DOEレベルVIには最大電力定格がありません。製品をEUで販売する場合は、性能基準に加えて、製品のラベル表示や取扱説明書、無料アクセスのWebサイト、技術文書に記載する情報に関する要件を満たす必要があります。
図4: 製品銘板の要件
図5: 製品ウェブサイト/取扱説明書の要件
図6: 技術文書の要件
まとめ
この新しい規制の実際的な影響は、レベルVIまたはCoC Tier IIの効率と無負荷要件を満たすように設計された電源が、新しいEcodesign 2019/1782規制の要件を満たすようになることです。ただし、EUで完全に準拠して販売するには、ラベルと技術文書を更新する必要があります。
この全体的な調和は状況を簡素化するのに大いに役立っていますが、同時に将来の明確なビジョンも欠いています。おそらく、この新しい規制は少なくとも2年間は有効のままとなるでしょう。しかし、当初の規制とは異なり、次のステップが何になるかについての手がかりとなる第2フェーズは記載されていません。
ワイドバンドギャップ半導体、プログラム可能な出力（USB Power Delivery仕様向けに設計されたものなど）、新しいコア材料、新しいトポロジ、その他のコンポーネントの改善などの新しいテクノロジーはすべて、実現可能な効率の限界を押し広げています。米国では、研究者らがすでに、どのような新しい効率制限が現実的か、また、将来の規制の範囲にどのような製品を含めるべきかを検討している。
CUIは、GaNトランジスタなどの最新技術を活用し、最も厳しい効率基準に合わせて設計することで、常に最先端を走り続けています。ターゲットとする市場が何であれ、CUIは規制状況を継続的に監視し、アダプタ製品ラインが準拠していることを確認します。