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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作者：屈工有话说

2 t. h* H9 B8 V& y, J- L' k6 L9 ~# V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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! W, W7 R3 P5 ~! @# ?. Q2 M以下为测试样机图片：
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CR6249样机图片

【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
, Q7 L: r7 y8 B: R1 S4 N. Y* S【控制IC】CR6249
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9 V% ?" x4 j2 MCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

( b- d& i. }4 \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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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。

2 h6 t" f8 y! b7 @- I' T主要特点

● 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
● 采用多模式控制的效率均衡技术
● 高能效QR控制模式
( j% J0 N' m0 v0 m/ i2 M- e● 内置输出线电压补偿功能
● 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
! G6 [' [( \9 H; ^' w● 内置输出短路保护功能
8 o. ^& c5 v' b% u( h  z● 内置前沿消隐
' F1 C* S  r1 G( X' s● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
; l# r( I. Q2 R● 逐周期过流保护
7 v  @% c" f9 W& W* K●  内置输出整流二极管短路保护
0 i* n  J" @( `& b& K● 内置输出过压保护功能
% ]& ^2 i' {" D$ ?/ H/ K● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● DIP-8L绿色封装

: L* h* g7 }$ w4 W# r1 m9 N基本应用
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● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
+ _5 U$ E& x2 Q● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
) Z+ f9 Y$ o+ H& {; D● 替代线性调整器和RCC
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1 ?) g( |4 r: l& U* M' s' {典型应用
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引脚分布

6 g7 N! A: l) F  C" e* Y: G3 W引脚描述
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【问题描述】

+ E* l: B% T: T  a) \! B% c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。

! Z& u, s' R9 N4 j- K【解决思路】

) ~8 u, c3 T+ b' T- c) h- z1、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。

$ A% g0 z( ^, w4 ]4 n2、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。

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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" x! [5 Q/ K0 X: ?4、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。

" x+ c7 Q3 p, s) z3 G5、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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! @4 v; R! b7 W9 T9 X; a4 B# \% K6、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。
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0 }3 a9 ]1 t4 a' \【调通要点】

" n( }! M4 r3 k( h  I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%。

【最终结果】

& A9 X6 N/ h( M8 f/ F6 P1 f* Q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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