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

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" P' [+ R+ f4 z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。
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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

, w9 V4 V5 p& l) t7 Y' U5 w6 w# H【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
* Z& H- M. I0 }5 ]' U2 ~! t5 d【规格】12V1.5A
' q  P: |3 f& T. P- p  ]【控制IC】CR6249

& C. f# D% f* K; ]CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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产品概述

7 b6 B' `) w  k% S- Q6 MCR6249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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7 e8 a! v( X1 bCR6249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。
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9 ]3 B6 o" P( ]$ I; P2 f% b$ U+ @5 e主要特点

/ d: R% o' E+ \: ]: n/ \- c, @5 p7 h● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
● 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
: @( q% _  ^+ _( ^2 Q5 t. s( w+ h● 采用多模式控制的效率均衡技术
● 高能效QR控制模式
5 U" e; i! S( |% I● 内置输出线电压补偿功能
2 K$ Z/ l+ A6 T0 n7 G● 内置初级电感量偏差补偿功能
* b- T9 e: z7 `' o● 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
( |, D8 [; J1 ^' d" g3 ~● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
( d- S1 m4 A" d: x; R4 D● VDD端过压保护和钳位保护
3 N- k$ n9 `/ h7 ?5 ^# N8 u● 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
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
" j6 D; l4 e; [  t" d7 c* L7 B● DIP-8L绿色封装

0 ?1 L6 `9 K* S4 R6 `  k基本应用

● 小功率电源适配器
% T4 H8 w, b$ h" t( M● 蜂窝电话充电器
7 D  b3 `% X- S$ o3 r$ ~* z● 数码电源充电器
  ~1 J: R: `' @% g4 C● 电脑和服务器辅助电源
, n9 v$ X' _# C# C● 替代线性调整器和RCC
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* X7 v! I3 |! T- ^( f1 m  G典型应用

引脚分布

4 S! o: P% q/ Y' c3 m; p; t引脚描述
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【问题描述】
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" X, j* w5 H; g8 a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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" d. z5 N* G5 @# @2 D【解决思路】

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。

2、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。

: ?  b) C: G- ^1 O: j4、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。

# f3 k& |0 k) G, N2 z- S4 Y( j9 K, a5、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。
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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】
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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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1 b$ b' `: j& w8 @' s. y, p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%。

【最终结果】
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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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