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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/ D  H. N# `3 r7 w! Z; I. u( {作者：屈工有话说

" O+ U9 t; r5 R, B: }2 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。

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。

4 `  W: m8 Y4 d0 T以下为测试样机图片：
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3 ?* D8 F0 z. b8 f2 c6 E

CR6249样机图片

) G! E! D9 B+ n4 X7 o【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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  Z6 C. x7 e' @- ^" lCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

- K9 b/ o+ T& H5 M! Q产品概述

2 I" r5 Z5 ^$ o, V- ^, {0 pCR6249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。
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主要特点
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● 待机功耗低于75mW
8 Y( ~: `3 Y6 m& g; S6 C0 @8 o% c( s● 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
  g+ z1 ~1 Z+ ]2 p% U0 K0 m● 采用多模式控制的效率均衡技术
- |0 Z- \- m: b8 B' k● 高能效QR控制模式
4 g. ^1 A! ]7 [& b6 O5 W● 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
● 内置输出短路保护功能
" l3 ^0 }# }2 x" d+ u' s" K● 内置前沿消隐
+ l. \: n$ i3 {8 }" `" F% y! c, h● 启动电流和工作电流低
. i. |; a! [7 p1 o) R● VDD端过压保护和钳位保护
/ I0 O; v& j3 Q1 e% L  E2 J  ^6 M& c5 P● 逐周期过流保护
●  内置输出整流二极管短路保护
2 M' z1 A: {: b4 V1 ^● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
! s1 b! C6 N" I2 U3 P5 [1 ~/ C● DIP-8L绿色封装
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基本应用
9 N- ]1 w8 J: G; m. \" {
/ o; T7 ]+ t  p● 小功率电源适配器
! \+ \. N# _3 }. D, y- X* @0 V● 蜂窝电话充电器
. I( _3 q/ N; d  P1 d+ G● 数码电源充电器
1 x3 B) B$ y) m! ]● 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
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引脚描述

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【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。
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! F5 e% Z3 X1 ]; `1 c! q# A

【解决思路】

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。

$ M# P9 P6 u! U) p' {4 {  {6 v2、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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# Z9 w# f$ e% {3 e! B# X7 W4、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。

9 O7 ~/ r) V9 s+ R+ F2 ]0 ?: F5、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。

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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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%。

, K) `/ p; Y3 U9 G6 a【最终结果】

) _3 Y, ~; b' P, x# X; f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。