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

. D" o" L+ Z4 L7 i' g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。

, b, v* V# _. _/ }7 ?' z以下为测试样机图片：

CR6249样机图片

) g3 H: N5 Y* W- n+ t! 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
【规格】12V1.5A
【控制IC】CR6249
: Z  H3 T6 m7 ~
CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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产品概述

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。

! ~/ L, f' k# S1 \' x" ~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。

; y% n* u& _8 ]; ?主要特点
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! g' r5 t1 B) H+ J$ c% Y1 h- U3 _● 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
: L$ G% v/ ?& {5 ]3 @● 高能效QR控制模式
3 r2 r9 m' D/ p  t; B2 T● 内置输出线电压补偿功能
0 m8 b$ e  u$ I& `3 S2 y/ e7 k● 内置初级电感量偏差补偿功能
* e4 g1 f( P1 D0 }3 v- s- Q● 内置全电压功率自适应补偿功能
5 E1 y0 p/ G3 m5 O( o, k2 S● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
# y5 u7 p9 w$ Y● 内置输出短路保护功能
1 Q- j+ O9 z- A5 |+ i  y: e; D● 内置前沿消隐
' l/ P. K% |' `3 C( B) i● 启动电流和工作电流低
6 E- P$ Z. z: J* q* T● 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
0 M1 X  u& ^0 G● 内置输出过压保护功能
. l6 F9 R3 V5 b% X, K● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● DIP-8L绿色封装

基本应用
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● 小功率电源适配器
- I! p+ j6 v4 F: A& O5 L5 _3 p1 J* u● 蜂窝电话充电器
: W3 x2 M1 ]# S! Z7 n! g8 y8 ~● 数码电源充电器
1 w) U( @% p% b* y● 电脑和服务器辅助电源
* o2 M  t4 }( Z) c8 t1 q6 Q● 替代线性调整器和RCC

5 J: e8 X# k- Q- Z2 w典型应用
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引脚分布
( d4 Z- F) f# z  @5 d

* t, ?' v( |& g1 t引脚描述
) R! K% Z2 I+ ~+ s9 |, V+ Q, R) R
, D: P2 t3 L3 d$ {1 B- I. {. F

【问题描述】

; t9 _' @5 N: [" w) ]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。

2 e3 X6 O- r( u) z【解决思路】
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( U2 Y! |' [- m: Q( H! _. G  d0 H1、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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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。
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, U, R3 e- c$ q( g6 |% D4、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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7 }4 y8 r* Q8 S* U5 t+ m! r4 j5、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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+ _/ T; }. J4 `1 y' x- i: G6、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。

' k6 U1 Q' j' O  F, w# Q5 E3 m6 s【调通要点】
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; i5 \6 j8 Z) }+ w! @$ Q# {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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& q0 x( W; g6 D) X4 s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%。
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& A) K7 i( I# N+ Y3 w5 G【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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