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

作者：屈工有话说
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* F9 ]! F: m0 \7 @5 i+ n1 L+ t& A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：

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
【控制IC】CR6249

7 a: f5 N* B/ T9 x1 ^* n% e9 bCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

8 A8 Q% a8 I0 M8 J  l4 E% V' h产品概述
$ h9 P1 @& N8 y& o, S
! x% d8 _; j# |& u- @1 u4 `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 c: d" T( [, C' x) g. I6 Z; mCR6249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
4 ^: o6 W" q8 i- S+ O6 u; [● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
, L1 U- y+ i0 B, [● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
$ J- e/ T7 j3 F* B● 可编程CC/CV模式控制
● 采用多模式控制的效率均衡技术
$ I) S7 [; I5 q* Y0 G$ j● 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
● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
$ R5 f5 w8 E$ P" h: g1 g' f● 内置过温度保护功能
5 u4 i$ |$ x' Q4 z! A+ j● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
+ ?& \. k, Y; R+ r) L% b● 启动电流和工作电流低
8 `* ?8 `7 h/ ^. v  h3 N● VDD端过压保护和钳位保护
3 L" ^; F2 K6 x  P& {# f● 逐周期过流保护
+ _/ R' j& L8 K! \& \# A●  内置输出整流二极管短路保护
; b4 Z0 i4 x9 r! c3 K; E. C● 内置输出过压保护功能
1 A% N# f! p4 t; E! L1 u● 内置所有PIN脚悬空保护功能
1 Q1 ~. z" }0 ?6 }3 q4 l6 J. f. J● DIP-8L绿色封装
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基本应用
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8 d- {$ Q( f1 K. V8 O) y: x● 小功率电源适配器
/ [: v6 s4 T/ t) v9 n7 o● 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

典型应用
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引脚分布

- A# G+ b* \  ?, S引脚描述

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【问题描述】
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, @9 B6 ^& T* V+ y) o9 Q8 B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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4 R, K/ K2 c9 r+ ~; }) |【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。
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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。

: q! B0 g5 Y9 `$ h. H8 F3、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。

# D) y5 B, b) x! u5、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 S( M* X% O8 h) X6、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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0 ]& @# r, S+ ~5 j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。

5 h6 D7 k5 K" W2 c2 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%。
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【最终结果】
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( i4 y8 o9 U* k% m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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