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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 7 F( Q, o+ e7 H% A4 U: S
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作者：屈工有话说+ Z K9 x, g# o2 U( m9 B3 X
' j& {0 w1 k, F1 P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。: d0 |5 c8 M& n5 I8 `
3 L+ ?6 ~8 g& b; y以下为测试样机图片：
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( a; c7 c0 J4 k, i+ NCR6249样机图片 $ q1 [6 M( N2 B6 a
【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
$ V' X, b1 x0 u Q c# q* c# T【规格】12V1.5A' y# s' W( L! I
【控制IC】CR6249/ n% P7 i! h" s* t2 o- o" t# }& z# y
( f6 R- S2 B; vCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关/ k/ c4 U7 _! D8 O/ z- Z
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产品概述& s" @- s/ B2 ?9 @1 Y% W
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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。) c- i. i! |, ^8 |- \+ A
, F9 ]3 W: A' nCR6249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。- e x' s% M; z# @* H! w. {1 R9 H
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主要特点
/ o/ b' v- @+ k3 e1 ^1 Q9 G5 c
/ D3 U3 Z& ^7 W* R+ @- A5 M● 待机功耗低于75mW" c& o6 M; o; n* M* s
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL4317 ^7 l7 ^2 C7 F2 x
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出6 M3 C; j* o/ z- w( h
● 可编程CC/CV模式控制, x% I2 R# a4 o$ R! ?
● 采用多模式控制的效率均衡技术% }6 }3 F& a, k% h( `8 |0 @5 s
● 高能效QR控制模式
4 F) o( h, b, W3 V5 o* t● 内置输出线电压补偿功能& k" D. A8 y1 \# Y0 H) Z
● 内置初级电感量偏差补偿功能- }* U: i/ s1 A0 x8 V5 _) I
● 内置全电压功率自适应补偿功能
0 s; L" X7 a6 \) H( Z2 |● 动态负载响应功能0 m7 G# V/ \1 C2 [6 u: l
● 内置过温度保护功能( v8 F7 z' A: q" d( N2 R
● 内置输出短路保护功能
7 y. h+ d& [5 G- A% ?$ ^" P● 内置前沿消隐" j# X& Q! ~, `; Z! ~, c
● 启动电流和工作电流低# c+ X- J; q2 [- B# `
● VDD端过压保护和钳位保护
% H# k, i, k) I# l● 逐周期过流保护
# }5 U+ ?% v2 j; J1 I7 _0 f. N● 内置输出整流二极管短路保护# | p$ E2 j5 W0 q! `8 t2 M3 S
● 内置输出过压保护功能
6 b7 H# y4 E7 B● 内置所有PIN脚悬空保护功能2 N X+ E. ~* U; U, w7 ?
● DIP-8L绿色封装
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基本应用# a& L6 T V$ w* ~
4 Z% X5 S/ |9 A- u- |$ p& Y● 小功率电源适配器, c, B r: ]: B/ l8 \
● 蜂窝电话充电器
J* f( V1 v( a7 W" c& `● 数码电源充电器) L/ k+ L9 A+ n' y% W
● 电脑和服务器辅助电源
, f+ R8 n8 p8 J* U3 T, v# n% N● 替代线性调整器和RCC
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典型应用
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引脚分布9 D; {: Y. G5 Z' h
f4 ^5 J9 H: D5 B" Q( ?4 `- P引脚描述% O& ]! a/ `0 W) h$ E- e
$ q. V6 S! `( t- l0 l/ d$ R
0 S5 B: G8 F+ ?【问题描述】
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3 h5 g2 N" H1 x2 b! }0 Y& j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。. I% `; r) }* a% C
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9 B* a R" `; C1 q0 x- R3 Y: ]【解决思路】
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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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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。
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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。 i- s& A$ _9 [ a% f
% J, r! o3 r Q5、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 \3 `9 ]3 g- X2 {0 c/ w5 }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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【调通要点】* G" T1 e& z/ w6 G0 S: A) {
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( K( b" X3 d& [' Y3 b7 A2 A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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. a. V0 ?5 A Y! D【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。) r T. W$ i1 _
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发表于 2023-8-8 11:42:21
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