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

6 F1 E' N& X& A6 r作者：屈工有话说
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- Q( N0 H1 Y$ k! O7 R, X+ m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。

* O8 T, a* B7 v4 ^" H- Z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

【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
$ [9 I6 h2 m' V* l【规格】12V1.5A
【控制IC】CR6249
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  ]% P' p& `( H$ U# l! ~CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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产品概述
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* `' W. S3 G. P- l2 ^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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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。

) ^. M4 n5 A+ D& L1 P2 x- H主要特点
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/ a' b3 L$ n/ A! A% E  v● 待机功耗低于75mW
5 @  A' [: V; ]# e: |6 V● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
% i* b! j+ w. k" D$ `● 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
4 V6 a% l% N$ ]1 |- q3 S8 y3 [, A● 采用多模式控制的效率均衡技术
7 M9 K! q% h8 \( h3 E0 H● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
● 内置初级电感量偏差补偿功能
9 D3 A( l9 b% m0 d  ?" Y8 F● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
1 y/ F. h+ r$ t) Y● 内置过温度保护功能
, ^& b! b# U8 q7 Q: ]6 @4 n( @) f6 F● 内置输出短路保护功能
& r1 g% B9 |8 {# E3 k● 内置前沿消隐
' }- J. x3 b4 B) x. }● 启动电流和工作电流低
) \, x# {& z: {) y+ [. g# T  X8 ]  @● VDD端过压保护和钳位保护
, o- O$ T) W1 |● 逐周期过流保护
●  内置输出整流二极管短路保护
● 内置输出过压保护功能
8 e5 G( l  f( s3 Q; Y● 内置所有PIN脚悬空保护功能
6 p/ X% W5 }& `# Q1 c' x  t● DIP-8L绿色封装
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基本应用
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● 小功率电源适配器
7 w$ n* W7 z, o● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
& k+ x" L. u$ n! n4 c- 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

) n/ e4 K/ W; J( e$ t+ \3 A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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2 \- e2 H- p" ?, K* v" F8 k【解决思路】

, D9 @. M+ s7 y# l5 A) s7 r1、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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8 z7 @/ y+ m, u! ?' `0 f. c3 f8 Y+ 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。
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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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6 p% B% L3 ^" v$ c' Z4、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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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。
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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】

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- H8 L' X) H7 c  z) o5 o  n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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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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' F5 m  {! j! |  i4 r( Q4 R【最终结果】
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1 T# y; u& u# ^2 f7 ~5 l  i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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