作者：屈工有話說

隨著能源危機的逐漸加劇，能源效率的提高成為了當今社會發展的重要方向。為了推動能源的節約利用和環境保護，各國紛紛制定了相應的能效標準。六級能效標準作為我國目前最高的能效標準之一，對于能源的有效利用起到了重要的引導作用。當然，對外置電源（如電源適配器、開關電源、充電器等）的要求也越來越高。對于一些廠商來說，既充滿機遇也充滿挑戰。

本文以12V1.5A電源適配器為例，分享如何提高平均效率來滿足六級能效標準的解決思路。

以下為測試樣機圖片：

【應用】電腦和服務器輔助電源/數碼電源充電器/替代線性調整器和RCC

【規格】12V1.5A

【控制IC】CR6249

CR6249：高精度CC/CV原邊檢測PWM開關

產品概述

CR6249是一款高性能原邊檢測控制的PWM開關，待機功耗小于75mW。CR6249內部采用了多模式控制的效率均衡技術，用于優化芯片系統待機功耗。QR控制模式提升效率，同時采用了初級電感量補償技術和內部集成的輸出線電壓補償技術，保證了芯片在批量生產過程中CC/CV輸出精度，內置的全電壓功率自適應補償技術保證了系統在全電壓范圍（90V~264V）內輸出恒定的功率。

CR6249集成了多種功能和保護特性，包括欠壓鎖定（UVLO），VDD過壓保護（OVP），軟啟動，過溫保護（OTP），逐周期電流限制（OCP），CS引腳懸空保護，輸出短路保護，內置前沿消隱電路，輸出整流二極管短路保護電路，輸出過壓保護電路。而且內置所有PIN腳懸空保護功能，使得芯片具有更高的可靠性。

主要特點

●待機功耗低于75mW

●原邊檢測拓撲結構，無需光耦和TL431

●全電壓范圍內高精度恒壓和恒流輸出

●可編程CC/CV模式控制

●采用多模式控制的效率均衡技術

●高能效QR控制模式

●內置輸出線電壓補償功能

●內置初級電感量偏差補償功能

●內置全電壓功率自適應補償功能

●動態負載響應功能

●內置過溫度保護功能

●內置輸出短路保護功能

●內置前沿消隱

●啟動電流和工作電流低

●VDD端過壓保護和鉗位保護

●逐周期過流保護

●內置輸出整流二極管短路保護

●內置輸出過壓保護功能

●內置所有PIN腳懸空保護功能

●DIP-8L綠色封裝

基本應用

●小功率電源適配器

●蜂窩電話充電器

●數碼電源充電器

●電腦和服務器輔助電源

●替代線性調整器和RCC

典型應用

引腳分布

引腳描述

【問題描述】

如下圖所示，高低壓平均效率只有84.64%左右，而六級能效需要85%的效率，未能滿足六級能效。

【解決思路】

1、選擇高效的功率開關器件：合理選擇低導通和開關損耗的功率開關器件，如MOSFET或IGBT。這些器件應具有快速的開關速度和低導通電阻，以減少能量損耗。

2、合適的開關頻率：選擇適當的開關頻率可以平衡開關損耗和輸出濾波器尺寸。較高的開關頻率可以減小開關器件的開關損耗，但也可能增加輸出濾波器的尺寸和成本。因此，需要在效率和成本之間進行權衡。

3、優化反激變壓器設計：反激變壓器是反激開關電源中的關鍵元件，合理設計和選用變壓器可以提高電源的效率。通過減小變壓器的漏感、減小銅損耗和磁芯損耗，可以降低能量損耗并提高效率。

4、采用合適的控制策略：選擇合適的控制策略，如當前模式控制或電壓模式控制，可以提高電源的動態響應和穩定性，從而提高效率。

5、優化輸出濾波器設計：合理設計輸出濾波器可以減少輸出紋波和濾波器損耗，提高電源的效率。選擇合適的濾波器元件和拓撲結構，以及進行合理的參數調節，可以達到最佳的濾波效果。

6、高效的輔助電路設計：包括合理設計電源輸入濾波電路、啟動電路、過壓保護電路等，以減少附加能量損耗，提高整個系統的效率。

【調通要點】

使用示波器抓開關頻率，發現頻率只有35KHz偏低。IC本身良好的工作頻率在50KHz左右，于是通過減小OCP到1.8A來提升開關頻率至45KHz，效率提升了1個多點，達到86.24%，能滿足六級能效。但由于測試效率為板端，為考慮帶線測試時留有余量，繼續優化效率。

經觀察發現次級輸出電容容值為560uF，而電源負載為1.5A，容值相對來說偏小，于是嘗試增大輸出電容至820uF，效率提升了0.38%。

【最終結果】

由于變壓器感量已經很大，無法通過變壓器感量提升效率。在考慮成本的情況下，不換大號的IC、不換內阻更小的肖特基的情況下，此效率幾乎已達極限，能夠滿足客戶需求。

關于思睿達微電子

思睿達是專注于ADC、DAC、PoE和DC/DC芯片級解決方案的高科技企業，目前同步推廣啟臣微全系列產品，希望將啟臣15年在電源行業這份積淀，這份堅持發揚光大。思睿達同時也可以提供芯片級定制服務。