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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$ S, G- t, T- _$ {. q  V作者：屈工有话说
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' t' c2 R0 z  Y$ V! Q+ L# i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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0 z2 S0 H) X& w) Q1 R9 W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
7 K2 y+ M* g5 H2 w【规格】12V1.5A
! W+ \1 U2 c% [【控制IC】CR6249

: h' _9 Z* U" r. w3 A0 D' {9 v6 nCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

产品概述
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8 N( P9 H2 h( S0 }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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( o- B9 Q/ c' }- Z0 w3 C' X' b, KCR6249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
- c# X1 ]# K5 T+ S0 X● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
9 E- ^  d$ |- J● 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
/ i! J0 @0 G3 |0 F: e● 采用多模式控制的效率均衡技术
. K9 a$ P$ W' e; N0 G# |● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
) }% k& C! y% R  w9 l  P● 内置初级电感量偏差补偿功能
8 H7 t6 N: K8 q5 H" g* L& `● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
2 x/ |$ n2 Q' N$ I● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
( z4 b: y4 \/ r● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
, i0 q- k1 @2 o7 X● VDD端过压保护和钳位保护
+ n6 c! }8 N  ?1 h, L# w● 逐周期过流保护
●  内置输出整流二极管短路保护
0 Q! P# F  Q8 P3 T● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
9 n5 Q" w% N3 Y. ~  y& u● DIP-8L绿色封装

基本应用

5 t; w7 t" e8 K7 X● 小功率电源适配器
2 U) A: s7 v, V$ o9 F- }  \; h● 蜂窝电话充电器
( T1 T- i2 a. f. O/ k● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
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2 I; {8 K) U% k3 ?( M典型应用

引脚分布
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0 r7 W7 V( N4 O( n) B* G8 s引脚描述

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【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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7 S  U: k$ m. g3 X; q2 V9 Q【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。

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。

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。
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" Q" w9 L9 y( T- s$ d1 T5、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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3 G2 D, N0 N; K% s( `( j6 [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。
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【调通要点】

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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& n: K3 S, Z) A+ |# W6 t/ s) x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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