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

8 _4 o" p' k  {  M6 p5 P1 o/ c: N4 W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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( u, }* \' u2 }6 h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。

以下为测试样机图片：
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CR6249样机图片

5 y+ q- Y7 ]" E2 u: 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
( j( S8 Z8 \9 f* z0 c【规格】12V1.5A
【控制IC】CR6249

CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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产品概述

2 V! A9 I% G1 zCR6249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。

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。
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主要特点

● 待机功耗低于75mW
- z: G: G; y( M$ t' m: h● 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
! I) l% h  l. {& z( q● 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; ~" z0 D' z3 L: O: ~5 }+ W● 内置输出线电压补偿功能
  g1 P: D3 d: h● 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
5 P2 v8 [$ H" E) K& V% Y4 T● 内置输出短路保护功能
3 n( u" D  T6 B● 内置前沿消隐
9 `- z8 h* Q. _) Y3 [6 D, ^* h● 启动电流和工作电流低
# x1 r6 s/ n! M2 N● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
●  内置输出整流二极管短路保护
% D/ S( L1 Y* C, U) w● 内置输出过压保护功能
9 z8 ?) Y6 |7 U4 M  u& }* x7 K4 R● 内置所有PIN脚悬空保护功能
0 _% l7 r$ Y; P9 u* W8 ^( q● DIP-8L绿色封装
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- h& }5 o- w. L8 l4 b, I+ a9 K  [基本应用
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7 U. ]0 r; n2 d$ M3 B/ G' F● 小功率电源适配器
6 k* [6 i7 ~0 j* I6 }( @! r! H● 蜂窝电话充电器
2 A5 A/ g" `% D! G  g1 o3 Y! b. P9 u● 数码电源充电器
' B  a7 O1 m5 P, _0 x● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC

典型应用

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引脚分布

引脚描述
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* O% n* j2 }+ `" w+ D3 J- {9 d  c$ o& q- O

6 U. g3 e9 [$ Y【问题描述】

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。

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。

9 u2 T8 h1 d7 y8 E4、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。
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6 E$ }! e" x5 G: p! n) `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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- u) d6 u% c0 O& ~1 i& a! G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。

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】

6 r' a, e( [6 O9 @, ?: v" w7 y* B# ?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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