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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑
" z' G7 i+ [! X! F9 u* [, w; x0 ^5 _; |6 C/ f- C) i2 U8 \6 A4 m- N: l6 y. S
作者：屈工有话说
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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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2 o! L4 X8 @6 V F# K% M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：- s! v, y# o/ c- S. x
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CR6249样机图片 ( s+ ?- _2 S6 [4 h( \$ @8 z
【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
( k/ |9 T4 V% ?) {( L8 @% P【规格】12V1.5A
9 k9 s# t" Q5 C4 v- N$ d【控制IC】CR62496 S7 z) S; d2 [1 x8 K8 E
, X: V& ]& g$ W0 c) OCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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产品概述6 D6 D1 Z2 {4 M# r
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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。3 I9 e# r% r; M( i% [+ P
. ?0 |8 v, c2 p, Q8 D6 Z, H. N
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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) h: W/ N* x7 t, p' U" t M主要特点
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: r: L) {4 l: |0 i( V' P) D' D2 j● 待机功耗低于75mW% G3 s; P! R( u4 c% R0 c% X1 L
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
( _& H' {8 K' P! Q' v3 O! S6 |/ F● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
4 {: I! K5 E4 ]& _/ t7 U● 可编程CC/CV模式控制, D/ O" R4 j8 U5 m2 G% ]7 j- _' H
● 采用多模式控制的效率均衡技术
6 z$ `# U L, c- d● 高能效QR控制模式2 n6 ~6 p( ]( U2 K/ K! Y' R
● 内置输出线电压补偿功能/ Y% Y5 W' P9 ?0 w: |9 d
● 内置初级电感量偏差补偿功能
0 n3 a7 C% H% y+ c5 Y2 I3 K● 内置全电压功率自适应补偿功能8 O* V! i" ]# ~/ l6 ?
● 动态负载响应功能
# U1 V- H8 p. G! B% Z● 内置过温度保护功能
$ v. c w m6 Y, N) I) d● 内置输出短路保护功能
' g- Z2 F7 d7 Q* Q& I● 内置前沿消隐
( }2 f9 B" A. \; j; Z- e {8 C# P- R● 启动电流和工作电流低
8 Z+ [# A4 i. \ ~● VDD端过压保护和钳位保护/ s/ s/ v( d$ U8 x7 Q, A
● 逐周期过流保护
- _. C" @5 M2 h2 s- i0 Z0 `/ ?8 ?● 内置输出整流二极管短路保护
; f, i- R: H$ h C3 N● 内置输出过压保护功能6 Y/ z, T- ]9 I6 `
● 内置所有PIN脚悬空保护功能5 V. ^" T. t% F8 H( \
● DIP-8L绿色封装
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基本应用' {+ N# ~" M+ O7 J: ^, v: o2 a
+ v7 g `& y# ?' b# g● 小功率电源适配器
2 Y8 L7 ~8 j) ^& W1 }● 蜂窝电话充电器
: J8 w) r4 _' |: V4 p● 数码电源充电器
. {: K9 Z/ f, K+ t8 v1 \2 W● 电脑和服务器辅助电源0 ^% e# Q/ s) J
● 替代线性调整器和RCC% m0 ~5 G6 N+ E& _5 J8 Y% g) V: |
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典型应用
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引脚分布
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5 f7 d! c- U( F: D/ v引脚描述! F! S! O; S0 g9 w& s% [% L
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8 W: @* k$ ^: H. y" E【问题描述】. F. ]+ g& M. g8 U. _
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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。3 I Y( y! K8 q7 t+ o
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【解决思路】
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! u' p$ | j2 E1 B1、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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- F1 K: k) X! w) @# ~ D: r2、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 o2 w! s r8 ~1 R" i
5 z& u. c( n& U0 Y7 X/ _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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7 U. c0 K$ L9 ]4 u& N4、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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E1 I& o: p# S/ x6 K2 z5、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 A0 L1 e1 l; i* z' n6 g6、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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, z* D" n+ T. i% E- `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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3 a* b9 J/ g& b J2 t+ U9 f ~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%。1 B+ u0 T+ q7 q0 b4 {7 A
6 X( ^/ Q4 J* E【最终结果】
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[6 p* ~ Z5 J' c2 h' c$ I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。0 Z# g( ~: z1 ]+ L; g
2 {! w& v4 y- a! G- Z, j) M1 M0 ~8 i3 I( K# T& \3 d. m7 C) U. y# e
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发表于 2023-8-8 11:42:21
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