提高电源适配器效率，满足六级能效的几个小秘诀 (附案例)

思睿达小妹妹

4 l/ E8 C% H" q8 d/ L5 F作者：屈工有话说

- J. u: y# A2 q8 t' _9 i随着能源危机的逐渐加剧，能源效率的提高成为了当今社会发展的重要方向。为了推动能源的节约利用和环境保护，各国纷纷制定了相应的能效标准。六级能效标准作为我国目前最高的能效标准之一，对于能源的有效利用起到了重要的引导作用。当然，对外置电源（如电源适配器、开关电源、充电器等）的要求也越来越高。对于一些厂商来说，既充满机遇也充满挑战。

本文以12V1.5A电源适配器为例，分享如何提高平均效率来满足六级能效标准的解决思路。
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以下为测试样机图片：

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CR6249样机图片

2 |8 q1 R7 `: M4 \& u: ?【应用】电脑和服务器辅助电源/数码电源充电器/替代线性调整器和RCC
【规格】12V1.5A
【控制IC】CR6249

' p; J: e3 D7 Y$ q" mCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

产品概述

CR6249是一款高性能原边检测控制的PWM开关，待机功耗小于75mW。CR6249内部采用了多模式控制的效率均衡技术，用于优化芯片系统待机功耗。QR控制模式提升效率，同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术，保证了芯片在批量生产过程中CC/CV输出精度，内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围（90V~264V）内输出恒定的功率。
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CR6249集成了多种功能和保护特性，包括欠压锁定（UVLO），VDD过压保护（OVP），软启动，过温保护（OTP），逐周期电流限制（OCP），CS引脚悬空保护，输出短路保护，内置前沿消隐电路，输出整流二极管短路保护电路，输出过压保护电路。而且内置所有PIN脚悬空保护功能，使得芯片具有更高的可靠性。

: U5 @$ Y) s) W! s+ V% W主要特点
/ d0 c. [: F( y8 L8 v
3 w- O9 ?/ U; d. s7 T● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
' t0 l: w) i2 {  B3 x● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
● 可编程CC/CV模式控制
● 采用多模式控制的效率均衡技术
0 C. _' u& v& ?3 e● 高能效QR控制模式
. Q# M& J+ B8 N& ~● 内置输出线电压补偿功能
  A& o# ]$ t5 G8 \$ t● 内置初级电感量偏差补偿功能
● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
; m4 Z6 w0 e" j+ `& z/ G5 m& i) e● 内置输出短路保护功能
7 H: x( r$ ^5 y+ G● 内置前沿消隐
3 _7 G4 V) [' I! u" j. r● 启动电流和工作电流低
  b/ D3 M: F% a● VDD端过压保护和钳位保护
  l1 h+ J% j: f% e7 w● 逐周期过流保护
●  内置输出整流二极管短路保护
● 内置输出过压保护功能
3 d8 F! H4 \" }1 ]9 \● 内置所有PIN脚悬空保护功能
& P4 |1 Q, J0 M7 k3 h" l! n● DIP-8L绿色封装
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% E. `! U; N) \% H+ }  {6 {' x  l6 V基本应用
( N& z2 m# y7 ]. @% q0 M$ s
● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
# f- |; K, p0 U3 E$ b: H● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
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典型应用
- R( u* c; r8 c: `, w+ Q' v) q
$ x6 K- l/ ]- F9 i4 c# k* X

引脚分布
& e" g" z, H) z- u. l' x

. ?0 F! H: I( S! x' k3 K2 p引脚描述
0 r9 r2 q' @9 z& s2 A" e

' \) [) l0 d# p【问题描述】

0 X3 a! y9 g+ Y3 M1 V7 Y+ i& O( l# m如下图所示，高低压平均效率只有84.64%左右，而六级能效需要85%的效率，未能满足六级能效。
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2 `8 B' l; {4 F1 _5 P

8 A/ |6 F8 H8 p/ [7 D【解决思路】
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1、选择高效的功率开关器件：合理选择低导通和开关损耗的功率开关器件，如MOSFET或IGBT。这些器件应具有快速的开关速度和低导通电阻，以减少能量损耗。
# b# \% p$ D0 S3 z" g0 D5 U3 v
$ h. }1 L. v* r0 e# I8 W2、合适的开关频率：选择适当的开关频率可以平衡开关损耗和输出滤波器尺寸。较高的开关频率可以减小开关器件的开关损耗，但也可能增加输出滤波器的尺寸和成本。因此，需要在效率和成本之间进行权衡。
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* J& E, d9 D  U+ r; }! N, d$ G. Y3、优化反激变压器设计：反激变压器是反激开关电源中的关键元件，合理设计和选用变压器可以提高电源的效率。通过减小变压器的漏感、减小铜损耗和磁芯损耗，可以降低能量损耗并提高效率。
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, s4 K9 _( M+ j6 s* K3 P3 Q4、采用合适的控制策略：选择合适的控制策略，如当前模式控制或电压模式控制，可以提高电源的动态响应和稳定性，从而提高效率。

5、优化输出滤波器设计：合理设计输出滤波器可以减少输出纹波和滤波器损耗，提高电源的效率。选择合适的滤波器元件和拓扑结构，以及进行合理的参数调节，可以达到最佳的滤波效果。

5 n3 R, l  j* n# p5 ]6、高效的辅助电路设计：包括合理设计电源输入滤波电路、启动电路、过压保护电路等，以减少附加能量损耗，提高整个系统的效率。

【调通要点】

1 w/ I6 D4 _+ e- o使用示波器抓开关频率，发现频率只有35KHz偏低。IC本身良好的工作频率在50KHz左右，于是通过减小OCP到1.8A来提升开关频率至45KHz，效率提升了1个多点，达到86.24%，能满足六级能效。但由于测试效率为板端，为考虑带线测试时留有余量，继续优化效率。

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经观察发现次级输出电容容值为560uF，而电源负载为1.5A，容值相对来说偏小，于是尝试增大输出电容至820uF，效率提升了0.38%。

- ^! A: J! I9 b' z9 v9 t6 g【最终结果】

4 w9 ~- g$ ~/ X% u8 L由于变压器感量已经很大，无法通过变压器感量提升效率。在考虑成本的情况下，不换大号的IC、不换内阻更小的肖特基的情况下，此效率几乎已达极限，能够满足客户需求。
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