电源适配器必须可以安全使用，并将用户与致命的交流电源电压隔离开来。适配器或外部电源也不得在使用和空载模式下因不必要的功耗而破坏环境。此外，它们不得通过传导或辐射电磁辐射损坏或干扰其他设备。
标准也适用于这些考虑，有些是强制性的，有些是自愿的。申请和使用国家也需要审查。类似地，电源适配器必须包括国际标准中规定的传导和辐射发射抗扰度，并规定了各种级别，代表不同的最终使用环境。
本文总结了适配器效率和空载/待机损耗的要求。它还解释了当前在美国、欧洲和世界其他地区适用的标准。电磁兼容性（EMC）标准也需要考虑；同样，存在地区和应用差异。示例包括符合国际标准并适用于全球市场的产品。
了解电源适配器效率
在理想情况下，电源适配器将 100% 节能。然而，电源转换过程——无论是从交流电到直流电还是从直流电到直流电——都涉及到许多分立元件的使用，其中一些会产生能量损失。通常，在任何开关模式电源设计中，总损耗是由多个不同部分的大量少量损耗引起的。用于开关的电感器和半导体会造成损耗，但绝不是唯一的组件。
电子工程设计人员可以通过将输出功率除以输入功率来计算 AC/DC 电源适配器的能效，并将结果显示为百分比。例如，如果适配器在 4 A 时提供 12 V DC的满载输出，则这相当于 48 W 输出。在 AC 输入上，假设功率因数为 1，220 V AC和 0.25 A 电流提供 55 W 输入功率。因此，电源适配器的效率为 87%。
在此示例中，输入和输出功率之间的差异导致 7 瓦的废热需要消散。废热是电源适配器设计中的一个重要因素。首先，适配器的环境温度会对组件的可靠性产生负面影响。电源适配器效率越高，散发的废热就越少，因此适配器在运行过程中越可靠。增加的组件可靠性延长了适配器的使用寿命。
此外，保持电源适配器的高效率意味着不需要风扇辅助冷却，产生的废热仅通过传导冷却即可消除。在选择 AC/DC 电源适配器时，设计工程师会发现适配器数据表中引用的能效等级。
电源适配器效率方面的另一个考虑因素是它不是静态的。任何转换电路的功率效率都会随着施加在其上的负载的变化而变化。通常，适配器输出的功率负载越低，功率转换过程的效率就越低。效率还取决于输入交流线路电压，因此检查数据表以了解其可以适应的交流输入范围至关重要。
此外，工作温度会影响效率，一些适配器会随着温度升高而降低其最大功率输出。对于产品设计工程师来说，了解最坏情况下的效率等级至关重要，以防需要任何额外的冷却方法。
能效标准
随着能源使用成为全球关注的问题，人们更加关注电源适配器的效率。能效立法于 2004 年首次出现，当时加州能源委员会 (CEC) 制定了第一个正式的能效标准。现在，世界上大多数地区都有强制性的能效标准，规定了任何电源或适配器所需的最低能效水平。在某些情况下，某些国家采用了美国或欧洲标准，而不是制定单独的立法。
自 CEC 的初始规范以来，已对允许的效率限制进行了多次迭代。美国目前的标准是能源部 VI 级（DoE VI 级），而在欧洲，自 2020 年 4 月 1 日起，它被 Ecodesign 2019/1782 指令所涵盖。这些标准不仅适用于电源适配器，还适用于包括电源适配器和最终产品的整个系统。
多年来，人们越来越关注供电产品处于待机模式时所消耗的能量。通常假设待机模式下消耗的电量（也称为空载条件）相对较小，但不幸的是，情况通常并非如此。美国能源部 VI 级标准和生态设计 2019/1782 标准一般来说是相似的，但有一个例外。Ecodesign 2019/1782 要求在 10% 的平均负载条件下测试效率（图 1和图2）。
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图 1针对单电压外部 AC/DC 电源适配器概述了美国能源部 VI 级能效参数。
欧洲行为准则 (CoC) Tier 1 标准在 2014 年引入了 10% 负载功耗限制，要求比 DoE Level VI 规范要求低。生态设计 2019/1782 标准于 2020 年 4 月成为法律，符合美国能源部对平均有源效率的 VI 级要求，尽管它不如仍然有效的 CoC Tier 2 标准严格。生态设计包括 10% 负载效率测试，但不强加要求。
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图 2欧洲 CoC Tier 2 规范概述了严格的能效要求。
提高电源适配器效率
最近的半导体工艺技术进步正在帮助电源设计工程师提供更高效的电源适配器。如本文前面所述，电源适配器中效率损失的主要来源之一是开关晶体管。现在可以使用基于宽带隙 (WBG) 半导体材料的开关晶体管，例如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)。
除了表现出明显更高的击穿电压外，基于 WBG 的晶体管具有比硅对应物低得多的开关和传导损耗。使用基于 GaN 的半导体还可以在允许转换过程以更高的开关频率运行方面产生更多好处。提高开关频率意味着一些体积较大的组件（通常是电感器）的尺寸可以显着减小。
使用 GaN 开关晶体管的电源适配器，它可以持续提供 200 瓦的输出功率，并且具有 95% 的能效等级，符合美国能源部 VI 级和 CoC 2 级能效规范。与基于硅的电源适配器相比，开关频率增加，桌面适配器尺寸减少了一半，重量减轻了 32%。
EMC 和 EMI 考虑因素
另一套国际标准规定了电源适配器可能产生的最大电磁辐射水平。在任何开关模式电源或适配器中，大部分电磁噪声发射来自开关电路。发射分为两个不同的类别：传导和辐射。
当电磁噪声通过沿连接线传播到直流输出而离开适配器时，就会发生传导发射。因此，意外发射可能会干扰适配器正在供电的产品的正确运行。这种发射通常是 10 kHz 至 30 MHz 范围内的低频。高于 30 MHz 时，适配器的内部导体就像天线一样，导致不需要的噪声信号的辐射。
电源适配器需要符合相关的 EMC 标准。随着家庭、办公室和汽车中基于电子设备和装置的数量增加，对电磁兼容性测试的需求也越来越大，以使一台设备不会干扰或破坏另一台设备的运行。
在美国，联邦通信委员会 (FCC) 第 15 部分标准规定了传导和辐射电磁干扰 (EMI) 的限制。在欧洲，适用与 FCC 第 15 部分协调的 CISPR 32 标准。两者都定义了 A 类和 B 类设备的限制。A 类涵盖了广泛的用于商业和工业场所的设备，B 类则涵盖了用于住宅环境的设备。
