《数字电视接收器（机顶盒）能效限定值及能效等级》标准解析

吴蔚华，阮卫泓，李 强，李 默

（国家广播电视产品质量监督检验中心 国家数字电视测试实验室，北京 100015）

1 引言

近几年，为配合《中华人民共和国节约能源法》的实施，我国相继出台了多个家用电器的强制性能效标准，以淘汰高耗能、低能效产品，鼓励广大消费者选择使用高能效的家用电器。最初，人们都把减低能耗的注意力集中在大型家用电器上，首先制定实施的能效标准也是冰箱、空调、洗衣机等大家电产品，暂时忽略了小家电的能耗问题。

早在2000年，卫星机顶盒的数字化工作就已经启动；2004年，全国全面展开有线电视数字化工作，越来越多的数字电视接收器（以下简称机顶盒）走进了家庭。虽然机顶盒的总体耗能比较少，但是机顶盒在设计之初并未将节能设计考虑在内。

为提高机顶盒产品的能源利用效率，引导节能技术进步，提高我国机顶盒产品的国际竞争力，由全国能标委提出，经国家标准化管理委员会批准，机顶盒能效标准被正式列入了2007年国家标准制、修订计划。该标准由全国能标委技术归口，由中国标准化研究院牵头，国家广播电视产品质量监督检验中心等检测机构及国内多个数字机顶盒企业参与了标准制订。2010年8月4日，我国向WTO及其成员国通报了该标准的报批稿。

2 标准的主要内容及强制性

该标准有4个主要内容：1） 普通用途数字电视接收器的能效等级；2）产品的能效限定值；3）产品的节能评价值；4）产品的能效试验方法。它们对产品能效的提高具有不同的作用：

1）能效等级：可以向消费者提供产品的总体能效信息，并且可以作为实施产品能效标识制度的依据。

2）能效限定值：属于强制性指标，是进行行业监督管理、防止能源利用效率低的产品进入市场和淘汰高耗能产品的依据。

3）节能评价值：推荐性指标，是开展节能产品认证的技术依据。

4）试验方法：是确定产品能效水平的技术依据，保证科学合理地测定产品的能效水平。

该标准适用于在220 V，50 Hz电网供电下正常工作的机顶盒，包括有线接收器、地面接收器和卫星接收器。

标准对机顶盒的几种状态进行了规定：

1）工作状态

工作状态是 “接收器连接到电网电源上，提供主要功能的状态”。主要功能是指接收数字射频信号、解调解码后形成基带音视频信号输出给显示设备。

2）被动待机状态

被动待机状态是 “接收器连接到电网电源上，不提供主要功能的低功率状态。接收器只有受到遥控器、按键等外部激发信号后才能进入该状态。通过遥控装置、内部信号等方式的激发，接收器可以从该状态返回工作状态”。遥控装置或主机上的“待机”功能键可使机顶盒进入被动待机状态或从被动待机状态返回到工作状态，内部信号是指机顶盒的睡眠定时功能使机顶盒启动返回到工作状态等。

《数字电视接收器（机顶盒）能效限定值及能效等级》（报批稿）是部分条款强制性标准，其中能效限定值（第4.2条）为强制性条款。

3 能效限定值及能效等级

机顶盒能效限定值为强制性条款，即机顶盒出厂和上市销售的能效最低要求。机顶盒能效限定值是“在标准规定测试条件下，接收器所允许的工作状态及被动待机状态下的最大功率”。依据标准规定，机顶盒能效限定值为能效等级的3级。

机顶盒能效等级分为3级，1级能效最高，2级为机顶盒的节能评价值，3级为能效限定值。能效等级针对不同传输信道的机顶盒进行分类，各等级机顶盒的工作状态功率及被动待机功率均应不大于表1的规定。

表1 机顶盒各能效等级的工作状态功率和被动待机功率

其中ΣPfa是机顶盒工作状态附加功能功耗因子之和，根据不同机顶盒在工作状态时可提供的全部功能，通过查表确定，包括高清输出功能、内部硬盘、HDMI接口、ADSL调制解调器、双调谐器、有线调制解调器、以太网接口和USB接口。

注意：工作状态功率包含附加功能的功率，进行能效等级判定时，应对实测的工作状态功率减去标准给出的附加功能功率后得到的结果进行判定。也就是说对于有线机顶盒是对1级5.0W、2级7.0W和3级10.0W进行判定，地面机顶盒和卫星机顶盒同理。

此外，针对使用单路输出式交流-直流和交流-交流外部电源的机顶盒，所使用的外部电源也应符合GB 20943—2007《单路输出式交流-直流和交流-交流外部电源能效限定值及节能评价值》[1]的要求。GB 20943—2007规定了电源适配器的平均效率及空载状态效率的限定值和节能评价值。标准规定，自2009年12月1日之后，原节能评价值变为限定值。如果适配器能效标准修订，其最新版本适用于平板电视能效标准。

4 测量方法

该标准在附录A中规定了机顶盒功率的测量方法。

4.1 测量环境

机顶盒能效测试是在标准的环境条件下测量，电压要求交流220V，频率50Hz。

4.2 测试仪器

测试仪器除使用码流发生器和发射机提供视频测试信号外，采用功率计测量功率。功率计分辨率至少为0.01W，最小电流量程≤10mA，测量精度优于5%。功率计应具备世界积分功能。

4.3 测试框图（图1）

图1 机顶盒能效测试框图

4.4 测试信号及信道设置

视频测试信号采用IEC 62087[2]中规定的50Hz活动序列，高清晰度数字视频信号格式[3]采用 1 920×1 080i/50 Hz，标准清晰度数字视频信号格式[4]采用720×576i/50 Hz。

机顶盒按照传输信道可分为有线、地面和卫星3类，按视频解码方式可分为高清晰度和标准清晰度2种。标准针对传输信道和视频解码方式分别规定测试工况，测量时测试发射机的信道参数设置如表2～5所示。当机顶盒能提供多种解调方式或解码方式时，需对各种工况状态全部进行测试，并以最大功率值作为机顶盒的功率。

表2 有线机顶盒信道参数

表3 地面机顶盒信道参数

表4 直播星卫星机顶盒信道参数

表5 DVB-S卫星机顶盒信道参数

4.5 测量步骤

4.5.1 工作状态功率的测量

将机顶盒设置在工作状态，接收IEC 62087活动序列信号并保持在此状态下预热不少于15min。用功率计测量机顶盒正常工作时的电能消耗 （单位为W·h，），记为 E1，积分时间不小于 15min（单位为h），记为 T1，利用以下公式计算功率 P1。

4.5.2 被动待机功率的测量

通过遥控器或面板开关使机顶盒进行如被动待机状态，等待5 min，使机顶盒状态稳定。用功率计测量机顶盒被动待机状态时的功率消耗 （单位为W·h），记为E2，积分时间不小于15min（单位为h），记为 T2，利用以下公式计算功率 P2。

5 检验规则

该标准对机顶盒能效限定值的出厂检验和型式检验进行了规定。

机顶盒出厂时，要检验工作状态的功率和被动待机功率是否达到能效限定值，不符合要求的不允许出厂。

在机顶盒出现下列情况之一时，要进行能效限定值的型式试验：

1）试制新产品；

2）改变产品设计、工艺或所用材料明细影响其性能时；

3） 质量技术监督部门提出检验要求时。

型式检验抽样按GB/T 2829-2002[9]规定的判别水平I、二次抽样方案进行。其样本大小、不合格质量水平（RQL）及对应的判定组数见表5。

表5 型式检验抽样样本、不合格质量水平及判定组数

型式检验采用二次抽样方案，每次抽样数量3台。第一次抽样如果3台均合格，则认为可接收，判定产品合格；第一次抽样如果出现2台或者3台不合格，则直接认为不可接收，判定产品不合格；第一次抽样如果出现1台不合格，则进行二次抽样，二次抽样后，如果二次抽的3台均合格，则认为可接收，可以判定产品合格，否则认为不可接收，判定产品不合格。

6 举例

为帮助读者更好地理解机顶盒的能效限定值和能效等级，笔者举例说明。

例：有线高清晰度机顶盒1台，具备HDMI接口、以太网接口1个和USB接口1个。根据报批稿规定的测量方法测得的工作状态功率为13.0W，被动待机功率为1.8W。1.8W可以直接作为该机顶盒的被动待机功率，进行能效等级判定，判定为2级；但是13.0W不能直接进行工作状态功率能效等级的判定，应减去附加功能的功率，即高清输出功能3.0W，HDMI接口1.0W，1个以太网接口0.4W,1个USB接口0.3W，共计4.7W。也就是说最后对工作状态功率判定时是针对（13.0-4.7）W=8.3W进行能效等级的判定，判定为3级。综合考虑，该台机顶盒的能效等级为3级。

附加功能的功率是标准给出的、针对附加功能的限定值。如果附加功能的功率过大，自然会造成机顶盒能效等级偏低，甚至达不到能效限定值。

[1]GB 20943—2007，单路输出式交流-直流和交流-交流外部电源能效限定值及节能评价值[S].北京：国家广播电影电视总局，2007.

[2]IEC 62087—2008，Methodsofmeasurement for the power consumption of audio,video and related equipment[S/OL].2008[2010-10-10]. http：//wenku.baidu.com/view/03000a67f5335a8102d22035.htm l.

[3]GY/T 155—2000，高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值[S].北京：国家广播电影电视总局广播电视规划院，2000.

[4]GB/T 14857—1993，演播室数字电视编码参数规范[S].北京：中国标准出版社，1993.

[5]GY/T 170—2001，有线数字电视广播信道编码与调制规范[S].北京：国家广播电影电视总局广播电视规划院，2001.

[6]GB/T 17700—1999，卫星数字电视广播信道编码和调制标准[S].北京：中国标准出版社，1999.

[7]GD/JN 01—2009，先进广播系统-卫星传输系统帧结构、信道编码及调制：安全模式[S].北京：国家广播电影电视总局广播电视规划院，2009.

[8]GB/T 20600—2006，数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制[S].北京：中国标准出版社，2006.

[9]GB/T 2829—2002，周期检验计数抽样程序及表 （适用于对过程稳定性的检验）[S].北京：中国标准出版社，2002.