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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% B8 ^6 N9 J: i& d8 ]" u作者：屈工有话说

' r2 l! B8 F1 L, K# k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。
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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。

- X% W- {8 N, H, d) }; N以下为测试样机图片：
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CR6249样机图片

: {  m9 g8 d, t: b. }【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
- e  }/ ~' m- c  k【控制IC】CR6249
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CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关

' I) e9 V- X3 f产品概述

2 x9 ^5 |& D+ u# H$ C0 n* N# V, VCR6249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

● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
* I8 Q; S% l% o3 z● 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
, \* b) Q! F7 l0 X9 `5 p8 ?● 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
' v9 p6 D8 u9 o& _5 M$ `  C0 ?5 u/ H● 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
+ G, ^$ |- C* @6 ?# I* k6 \3 g● 动态负载响应功能
1 U4 E) Q" f) k# @! ^8 _0 @● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
4 L- Y: j! V. v● 内置前沿消隐
- L  n: ~) G4 ^● 启动电流和工作电流低
9 Q$ x5 p- n+ v% k$ Q& P; x/ G● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
" C& d4 f  p8 ^●  内置输出整流二极管短路保护
● 内置输出过压保护功能
' Q0 k4 B. |6 m● 内置所有PIN脚悬空保护功能
0 @1 K( S- {$ f5 _● DIP-8L绿色封装

基本应用

● 小功率电源适配器
* \; {0 o: ^* @; R. Q● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
* |, V5 X5 I4 T: a8 X- u● 电脑和服务器辅助电源
" e7 x+ e. L: G2 c: \7 j● 替代线性调整器和RCC

3 f7 z, Z  Z" f8 t  t' b; c典型应用
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引脚分布

引脚描述
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5 ?( q: z5 j/ I% N& x! Y& K: H【问题描述】

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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【解决思路】
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8 i: V" j% Q0 |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。

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。

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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  \+ }2 ^" Y% u6 k; ]* ]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。

4 h) `: j# E7 a( K) W  x& t5、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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: S/ x0 [# w- C5 r" ?【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。

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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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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