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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7 B5 T, n$ d9 w) k" c, @1 X作者：屈工有话说
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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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& C5 @4 l, w# @* _以下为测试样机图片：

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CR6249样机图片

9 Z4 Q- D' a2 _6 X1 g4 ~% F3 \【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
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CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

产品概述

0 t/ [) B! H# @" c! l) FCR6249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
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● 待机功耗低于75mW
) u/ A( ]8 `; q  H) M' U1 n8 P* N● 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
* V  `( ]/ C, q- d● 采用多模式控制的效率均衡技术
● 高能效QR控制模式
+ q& |1 I. m% Z6 f5 ?4 x# ^) y● 内置输出线电压补偿功能
2 p% O2 L4 ~) Z# p# W● 内置初级电感量偏差补偿功能
' Y( s2 \, Q4 F4 n' {: ^; m● 内置全电压功率自适应补偿功能
0 C8 f8 M4 G8 ]# x# c● 动态负载响应功能
& a* w. W. m0 y( E& a0 {5 n● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
  a. G  T% a( B' O8 |+ s: ?● 内置前沿消隐
& V2 @$ Z$ C4 D. D3 a● 启动电流和工作电流低
  d1 c3 g* W- I! b; X● VDD端过压保护和钳位保护
$ p; I. D3 R; d& O● 逐周期过流保护
●  内置输出整流二极管短路保护
" w6 s, _* M7 a* r3 ^. G● 内置输出过压保护功能
! \8 o9 f2 K  r# C$ f6 n4 _$ a& \6 P● 内置所有PIN脚悬空保护功能
% E% O0 D  K* L3 [' l, @● DIP-8L绿色封装

) e. H% c+ v; k6 C. H: `基本应用

0 q6 V) d! @/ B  O● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
+ a5 M' w- ^; t. O● 数码电源充电器
9 {3 i# i6 K( t2 r' o( 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

引脚分布

+ i2 q* c8 ~# Y$ x# e引脚描述
! b: {1 v- C2 a: [+ G, ^5 ^  p
5 n! q2 |9 `9 a9 u/ j7 _, e) Y, ^5 b. R9 t

( O2 r* J0 O/ U. h9 z  J" ]【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。

9 f. q! G6 c+ t( H! X【解决思路】

  ~; C- |: W8 J8 r/ N1、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。

. o# Y' q5 l3 N1 P5 ]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。

$ R3 y* x6 r) ^4 v2 q4 X3、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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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。

7 W7 l! B) u; S' ~% t% s5、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。

; ?9 S% V5 j) u【调通要点】

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/ v+ i9 s' S9 k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。

; M4 m- i5 D3 @7 K5 }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】

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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