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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 ) M0 n* f$ b e" H- J
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作者：屈工有话说. X. ?$ n% t" J2 j y
# U9 l4 Y8 k$ y5 y$ R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。7 H& x$ N8 f n" k8 }% L6 B
3 W; F* N# h$ ?8 z" S& |3 M以下为测试样机图片：
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CR6249样机图片
6 Y7 x) n& M; R$ U! S* }9 V【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RCC0 H5 o% z0 {( g0 Y. v
【规格】12V1.5A
* w2 T9 X/ ~) |; _【控制IC】CR6249
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CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关4 p8 j2 U4 o* E; P
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产品概述
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/ o; B3 I" P: |% K2 OCR6249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。; P: m8 Q0 Y' s. w. U9 O
' [9 C) b- u' x& t3 |- kCR6249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。+ N; b3 o7 @. N$ ^/ o1 m
: |5 |8 r: z3 t主要特点$ B9 I' l5 m# d
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● 待机功耗低于75mW# s* f3 o! o! F6 q
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
+ T4 |0 V8 x1 @9 ^: q u● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
# o- _& L7 R" w4 ~/ A: M2 d● 可编程CC/CV模式控制* R8 a$ h4 }+ ]2 o' t. p) W7 G) W
● 采用多模式控制的效率均衡技术" R& a# b# i+ U- o& O/ ]
● 高能效QR控制模式
0 S/ R- |: |; @● 内置输出线电压补偿功能
, }- G6 @$ h; S0 x/ a, R: {● 内置初级电感量偏差补偿功能4 x6 k& d5 P7 m% o- K) {/ `6 ~1 |
● 内置全电压功率自适应补偿功能
8 @6 Y s2 T1 F; j+ \● 动态负载响应功能, x$ a4 h3 z K) x' L& |
● 内置过温度保护功能" ]6 A" `$ l- W6 I7 t
● 内置输出短路保护功能
: L( Y. C; M/ u8 F W- E● 内置前沿消隐
& T; q6 x+ p; {' ]( K9 M4 c● 启动电流和工作电流低4 ~1 Y" Y. D% p$ n3 ~2 X6 m% P
● VDD端过压保护和钳位保护
4 o2 q2 m1 }9 w3 a6 i3 c● 逐周期过流保护
" m) f& f5 O' r9 \) j● 内置输出整流二极管短路保护 ^) `0 d& B& S1 X7 k9 M; R
● 内置输出过压保护功能
s7 d4 C4 R: j6 o- w$ c M$ I● 内置所有PIN脚悬空保护功能6 ?. f% `& c/ a! G; o4 ^2 ?3 x
● DIP-8L绿色封装
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基本应用. X9 v# K) j6 G* x; P8 W
& Z( G) F4 ^0 v+ Q- R& X● 小功率电源适配器
+ E* }* J, f1 c4 l/ k1 I+ n● 蜂窝电话充电器
8 }) }) j3 x; t● 数码电源充电器
% p; s9 F/ Q; \1 [+ {" i+ \4 v( b0 ?● 电脑和服务器辅助电源
6 L3 h( E7 h4 M7 j# I, U● 替代线性调整器和RCC
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典型应用
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6 x9 `5 v; W" j2 v1 E5 r7 V0 i引脚分布
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$ V; E7 J/ ?# f0 B( o: @, a2 I引脚描述
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【问题描述】: A$ \: c- @. E$ z; ]$ P7 _, a
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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。4 C# x i/ Z) C6 m# }% h5 ~
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& U0 Y f$ m# O4 D+ P3 c/ n1 {0 b【解决思路】 K9 |. L6 d& \/ _( Z1 c4 F
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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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) D/ Y1 O/ X; X* {5 p8 R$ N2 L2、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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; E& w1 F" t, O0 O# X2 A3、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。; x4 V+ x3 X6 ]" ]6 y5 Q1 i7 h4 |
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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。
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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。5 j8 u: q8 K( h/ G( k
1 W3 ^4 n. `5 Y6、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。' _$ b' k# O5 G) j y) K& M
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【调通要点】" }8 L- {$ {7 S% D8 g8 W- K8 p; O, i
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& N2 F) N9 r: x' G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。: \; k$ [' c z9 Y1 G, O
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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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【最终结果】7 [" R$ H0 L" t6 a; v1 ]
3 a6 ~ X, p9 k* F1 B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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发表于 2023-8-8 11:42:21
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