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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 9 v$ D( G6 v& b: c! |, D/ \
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作者：屈工有话说& r% f6 I1 ~1 ~9 ?
* }8 p* u. r- u4 F4 F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。. K7 r5 R" T& x2 j
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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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以下为测试样机图片：
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CR6249样机图片 5 N; X/ n) ~& _+ {' S4 U
【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$ U% l4 y0 N2 P4 i2 p) E# H1 q
【规格】12V1.5A! P: j. Z6 \. b+ G' u- U
【控制IC】CR62496 k" F0 G1 T1 o- V! C' S
) ]( T9 z6 d8 z/ O# ~0 LCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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产品概述
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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。) V! N$ h+ T6 T5 }
* j$ s O& Z- h7 SCR6249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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* ?- M- k# h( U主要特点
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● 待机功耗低于75mW
7 T1 ~+ t# c3 X I● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL4315 _, Q& s, ]$ k: E1 e
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
- S4 P9 K4 ?# F# @● 可编程CC/CV模式控制
/ P6 U6 D. l1 c; |3 k7 y s● 采用多模式控制的效率均衡技术$ z# n2 G3 A8 W
● 高能效QR控制模式
( [7 V$ O5 F( x+ \/ Z0 l% l0 q● 内置输出线电压补偿功能 U% F% [8 i# _- T
● 内置初级电感量偏差补偿功能
) U0 }7 J: B% S5 g5 l+ i, O● 内置全电压功率自适应补偿功能
" r) Z, C1 Z3 n+ T) n$ r7 _3 N. Q● 动态负载响应功能4 ]9 F# u0 o7 D( X& i/ ^) q
● 内置过温度保护功能& t! i9 j# @9 O- G$ F! v% S" v
● 内置输出短路保护功能- K! u9 v# I7 W* d- H
● 内置前沿消隐
0 o' k# E B- u% a4 B- z1 Z2 a# [- X● 启动电流和工作电流低5 S' @; i. E& P4 F; f! s2 G7 ^
● VDD端过压保护和钳位保护6 O/ Y7 H2 h7 g/ A
● 逐周期过流保护
& U; @8 o! F4 ? h% H● 内置输出整流二极管短路保护
; ~- ~ y" N. O6 @% X● 内置输出过压保护功能# q# N9 X* `3 [! Q) t
● 内置所有PIN脚悬空保护功能; [$ p7 `. G) h# A( |% i
● DIP-8L绿色封装7 L R( Q4 @& q( Q" i
6 C; \. p. o! ^基本应用) e1 S* T4 o6 e. e j t. D* ` {
: Y/ c9 s% O' S0 J! T, H● 小功率电源适配器
! b9 q( w. k4 j- v● 蜂窝电话充电器
- D* V! u% C1 Q8 o5 h9 l● 数码电源充电器
/ F& z t* r+ H* i7 S# v4 I● 电脑和服务器辅助电源
' M# m6 l% `, x4 M; P! M● 替代线性调整器和RCC
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( a( g. ]6 I4 [- m典型应用0 ^: b5 X V& ]1 A2 j& M2 P4 @) B
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引脚分布0 c! k3 Q& m& \' P! k3 G$ y. W
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引脚描述1 N* q% y: M1 C2 U+ D. D3 O
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% v& A) E* U# G4 p2 q e【问题描述】
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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。
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2 D/ F2 x5 `$ h6 g+ o【解决思路】
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4 @& x$ o9 s9 j' g% Y2 o1、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。! _( Q1 d. _0 e
# t3 R- \: z0 E" r2 h: c% l4、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。7 m3 d9 }+ b' s. F( H
# n d: d, E% V5、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、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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4 L; q" q) {0 }* i【调通要点】7 I1 B! E' T- J: ~" e2 W8 B* W# o. V
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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。0 i3 ]3 M N! v1 |0 L9 y/ T& Q7 q
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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】8 M t5 W# P7 e, b) N# @6 ^
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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。
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发表于 2023-8-8 11:42:21
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