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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 8 X8 F: V& R9 w5 I2 l- J
9 p2 f& ?8 B5 u+ q8 z5 H作者：屈工有话说
" r F9 @" Q/ K, i, l9 K) `* [" P
$ W$ ]% x. B6 v6 D1 z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。* M% X; g4 [& e# x- j* i! R
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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。
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* T# Z5 ^' h& }2 U以下为测试样机图片：
; C4 H! W+ o# }( a6 x' \8 ?; l% `' N& E
% V' M# L+ E5 _1 @8 S6 ~/ CCR6249样机图片
2 Z H; u6 b. ` R/ J% _【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' A8 ?6 t& E3 W/ s# g4 p5 V
【规格】12V1.5A
. ]7 y8 `0 d- W% \& Q【控制IC】CR6249
3 d1 j* Q: p% Y9 n* d( p6 ?! D. q6 s/ P% }' \: Y( a9 E
CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关! |8 r0 ?/ O* b' W
6 {. W! Y) D! P2 o产品概述' Y# b. f: _( u8 ^& L9 h
7 b' Y) v9 H- t1 o
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。7 w$ ^7 _; _2 L+ }2 C
/ ~$ v! Z. b5 N5 e1 u& E! X6 y# |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。2 r J& Q) b9 J! ~* \9 [
" [7 F) j1 S( ]* s9 d# G! {9 ]. k, `主要特点
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● 待机功耗低于75mW
4 `/ Q1 z1 s8 g$ a! i● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
0 P" N" G' p w, S% b' j6 w: U● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出2 X1 l$ T' a+ U m
● 可编程CC/CV模式控制" y' @# M- Q; Q6 H2 |# y8 A
● 采用多模式控制的效率均衡技术
* s9 H( @4 k! w( ?+ f● 高能效QR控制模式
+ J0 Q- S9 B" h+ }' O9 F● 内置输出线电压补偿功能
/ `( S9 L/ t/ h% y● 内置初级电感量偏差补偿功能- e; \' c7 d- M R
● 内置全电压功率自适应补偿功能) G0 p+ j2 b) B. M: ?& g, o3 p/ Y. B
● 动态负载响应功能' q2 J2 F. U* O+ G9 h e
● 内置过温度保护功能" n; t6 i+ q# N
● 内置输出短路保护功能
# q V, M4 G7 V0 y2 F- s4 j+ ^● 内置前沿消隐+ A! |6 ~3 Z/ ^" D
● 启动电流和工作电流低& t5 M$ |/ |7 K" x' {; M
● VDD端过压保护和钳位保护
. Z7 l9 [# |; N! N0 c% k● 逐周期过流保护
/ L8 W9 t( b6 P) w+ s● 内置输出整流二极管短路保护6 z: G& A0 S& {- U: A0 \1 k" V& Y
● 内置输出过压保护功能# s6 R; i7 T5 j A4 O4 [* Y; ?3 I
● 内置所有PIN脚悬空保护功能9 \2 G+ v' _9 j: w& v
● DIP-8L绿色封装
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基本应用
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% ^8 a: p& r- Q: H7 d) {0 z- ~ p● 小功率电源适配器
3 f) n" R' e6 O) s1 R● 蜂窝电话充电器
) o4 W H$ {0 }9 i● 数码电源充电器& h& _' }* V# e7 B7 A
● 电脑和服务器辅助电源% a7 L- v" ]. _9 ~& ?8 T* W
● 替代线性调整器和RCC, Y" b$ ^7 k4 A. r& Q
6 V# m' @0 r' I: d2 k, j典型应用
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5 v8 J4 ^/ k* ?/ [6 g _引脚分布 q# L5 w6 C* r8 ]0 R6 f* X1 [
! n8 ?" ^! Z* ^引脚描述
! c G' @+ ]( R; H& f, [* H. k8 ^: r3 o
y! M, @: l- T0 W, {, B) Y) `; ~【问题描述】* w u3 L$ |) F$ L2 O% ?8 m
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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。' v* `& _- H- Q. h
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【解决思路】
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7 T$ c. |7 o4 y9 X1、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。# [( v8 q$ v6 X) i+ P
8 E% t: N' v9 S g6 S+ ^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。1 t% h) m T6 s- c, a% u
: p! ~9 w8 @: U! {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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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。
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9 r* K- a$ Q S4 e9 x0 N6、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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2 O/ b% e* o9 W* J) U% U0 }' y8 A【调通要点】
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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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@- g* U5 u0 f【最终结果】; {& r- C* q. Y
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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。1 I* Z3 h8 |4 z1 K7 G% p
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发表于 2023-8-8 11:42:21
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