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

. h9 u; D6 }) b& c  p% _6 ~" X  h' q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。

0 g) [1 [6 t& y1 d' ^9 E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。

/ |; O7 K( p4 }: X/ d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
【规格】12V1.5A
2 o* J5 v" Z& Q【控制IC】CR6249

CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

& C( p5 ~9 \9 n3 y6 k$ C+ V/ C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。

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。

主要特点
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● 待机功耗低于75mW
: Q2 l; Z! V3 N3 U2 b. k● 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
# f/ o1 z! `0 \- m4 q# y( ?6 X, {0 Q● 可编程CC/CV模式控制
4 r) o  b+ E4 B. ?( c: N● 采用多模式控制的效率均衡技术
● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
) I' Q" K4 f: V7 }& d7 A● 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
; H" p7 v% I/ ~3 U● 内置过温度保护功能
. z$ A8 t- D& W( C● 内置输出短路保护功能
* W4 u& k( d! z2 j+ \  Q● 内置前沿消隐
4 M# T$ g) c9 m2 l6 c● 启动电流和工作电流低
1 z& H' a  }+ E- @& `2 N● VDD端过压保护和钳位保护
0 ^( _' ~2 d( |  {● 逐周期过流保护
9 f) c. s& c$ T) {& v) `  {) a●  内置输出整流二极管短路保护
1 g  N7 d2 n. L6 o" e( |9 S& D- P● 内置输出过压保护功能
5 y2 x" w3 J7 C● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● DIP-8L绿色封装

; h, F/ R. W' O& _* N# L基本应用
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1 c8 d" T( W8 c1 l● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
● 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
# C; G  y# o% V$ m+ G( j! u
/ H  j, ]6 s8 V: L7 H# O典型应用

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引脚分布

引脚描述
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6 B* e* X1 q- ?0 x- }) }

* {7 K& u; X+ ~- `& U【问题描述】

' u$ e4 X2 H3 i! n* ]5 _2 a9 }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。

/ i" d/ c3 v8 G# |' n【解决思路】

% F/ t: _3 [: o# s8 u1、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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; L6 J/ P: Q7 P8 C$ M2、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。

# m0 o6 U+ @! x" ?2 T4 o* p1 [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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; p7 E, P1 o1 \" p6 w" Z5、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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% J/ g" C. e7 v! A! N" b) _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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8 k4 b* }$ j! ?* T4 P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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8 w* I4 }7 l" q6 m+ ?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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