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

2 r+ O1 y! E4 }; ?/ e作者：屈工有话说

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。
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以下为测试样机图片：
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CR6249样机图片

9 f% [, z, C0 d+ Q' 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
3 u. h9 Q; I  b; W. ~' c【规格】12V1.5A
【控制IC】CR6249

CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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$ i8 x: X! A9 c  h5 z( N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。
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1 R  g7 K1 n& d" C; b9 UCR6249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
● 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
● 高能效QR控制模式
' {5 |+ S, {$ L5 c0 o3 |● 内置输出线电压补偿功能
' G+ t5 O9 [6 y● 内置初级电感量偏差补偿功能
% z7 p) o  Z4 G; A5 w● 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
) t: d$ b6 f6 q● 内置输出短路保护功能
, G; x3 F$ V2 p● 内置前沿消隐
& q: s2 I! U  d! c' D● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
9 O/ R, {8 w+ ?8 C+ m● 逐周期过流保护
1 {& P) E7 g6 w! \6 V3 b, o% N! N: l! a●  内置输出整流二极管短路保护
$ j7 V% o# _- b  ^+ T● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
5 I, h$ |: @( S( I" c: B% z3 H) A7 W● DIP-8L绿色封装
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) O" G) l: P5 d# D) R( s6 F基本应用
- L% ]" `& w: s, M' S/ I, C
. s* J( H$ _" D0 U: w! D$ B6 G● 小功率电源适配器
0 h) }9 m' v  d! n● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
$ j$ o1 d+ j& N( h) d● 电脑和服务器辅助电源
( X5 [7 ^  Y! x$ u8 p$ H4 J4 o* H● 替代线性调整器和RCC
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. E0 R$ ?6 @- e3 q3 f& @典型应用
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引脚分布
+ _/ A9 v* N' k+ ?3 V/ ?

8 }3 n# ~8 E3 @6 @7 _/ W; Q1 u4 ^0 P引脚描述

2 A0 i. Y6 O% P) [3 p【问题描述】

+ c) q& \( X. O4 p4 |6 E* k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。

【解决思路】

7 Q6 `9 c6 \9 |. a% T5 ~( d4 j1、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。

8 q# P) @% q" _0 O* l4 Z2、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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/ k* |0 Q. R/ s# a4 J3、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。

5、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。

: `- J& M0 j4 a  }) N$ t6、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。

& O7 |( k# [- V8 ^; {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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% j% O- U& @" }% j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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