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

/ Y1 `' ^0 N+ v% I# R作者：屈工有话说

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。

; c! x. U, |5 f# G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

* a. H6 M  }1 m/ ?. R【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
% S4 G3 g; w9 |# D6 o【规格】12V1.5A
' |0 z6 T3 i; n2 C4 d; H1 @, T【控制IC】CR6249

! w1 C& z7 S1 L" G/ fCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

" x' N7 k( e/ {  R产品概述
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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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9 W+ N! v2 Z7 I" ~) lCR6249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。

* `  m% a9 C9 B3 Z3 i! B7 K% \主要特点

! y" ~9 ~& {# i9 E2 J● 待机功耗低于75mW
$ @7 j' z  d; A+ z- m: ~$ i8 H" y● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
4 B( r/ [/ ~1 j- L. H4 d" g7 j! 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
● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
/ o! J& y* ~8 X, n1 Z) ^% b● 内置初级电感量偏差补偿功能
' P8 a. Q0 D- F4 c8 n: E● 内置全电压功率自适应补偿功能
% }- x+ @- D; e, v: T" e● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
' B( V" U  @8 L; N8 i/ [! Y● 内置输出短路保护功能
/ W' q4 F, g& [. W. J* q5 h● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
9 ^  |: l9 ~" i! m● 逐周期过流保护
$ v5 L. X! }1 w9 J2 Q7 W6 P●  内置输出整流二极管短路保护
" l. A) {! T5 \● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
; O: W+ [! V  y" n/ R● DIP-8L绿色封装

基本应用

" {5 G3 N2 E& C' k. |( W+ p● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
# Z( o. t1 E% W* @+ `9 t● 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
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引脚分布

' O* m. i! o3 I( Q; O引脚描述

" h: s4 E% j6 H0 F7 U8 _【问题描述】
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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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【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。
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; Y9 X/ K5 }; ^4 ^% n" {( ^4 E2、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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3、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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2 Z" A  m& j4 m- U% @# L1 n  W. 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。
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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。

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。

+ f7 E- q6 L  l( j# z. m  Q( K【调通要点】
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8 @, Y8 o$ q* G$ N! \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%。

6 a6 o  x  w2 j- r2 K8 q" ~+ D$ v3 ]! m* {【最终结果】

6 T) g4 O. k+ X- b0 [* F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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