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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 0 T6 Z8 `4 T1 j
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作者：屈工有话说6 G8 C5 _- K1 g3 E8 Q# I; D" }2 G
/ H g! ~" q! w# ]& b( ]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。
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以下为测试样机图片：
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, x" M. F% ^4 J: h }% i' r) [# d' u$ J b9 q+ d6 ^5 z
CR6249样机图片
: D. t3 { f* }7 i【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RCC2 x, R9 {4 T( m. r. \
【规格】12V1.5A6 _9 A5 A/ E) Y9 O
【控制IC】CR6249
9 g9 C. g- @. k1 \5 k" v! @
/ I$ b# O9 }. }9 m1 i0 {! }CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
: [1 @1 X& p% L/ Q! ?) \3 y
5 h% I y' B7 _+ V' {产品概述
( F+ z5 J1 g8 s m) U }; R7 v# K z& A0 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。
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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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; S3 }' o" y U C主要特点
$ x" i6 t3 d, ?1 [6 O/ Q; G6 M, |3 I4 c# u z1 d" @5 A
● 待机功耗低于75mW( L$ l; u" `2 z6 }
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431+ C' ?! ]$ ~7 M- Z, @) d3 a& y
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
" ?6 n! ]( ?' K$ c5 U● 可编程CC/CV模式控制5 X- S4 c$ \. H5 H- L: g" z9 ~- j' t
● 采用多模式控制的效率均衡技术$ G: b# A& A6 x. U
● 高能效QR控制模式/ T- _# |/ k6 Q* j2 ~
● 内置输出线电压补偿功能1 g! c# u+ x; R6 Q7 j% z5 X
● 内置初级电感量偏差补偿功能* r) Z2 C* s! ~% Q0 R/ U- ?4 d
● 内置全电压功率自适应补偿功能% W K# e+ }- ?6 r7 K$ a
● 动态负载响应功能" t2 X3 g5 d6 i7 H
● 内置过温度保护功能- g9 J9 c. i0 m! I& x2 K: z, ~8 m- Q
● 内置输出短路保护功能/ S" a* Z! n; ?8 w6 n6 i
● 内置前沿消隐
0 O& m8 R, N$ f: t+ X8 v. v● 启动电流和工作电流低4 P5 C7 [ \+ H3 [1 \! T# y; z
● VDD端过压保护和钳位保护0 y& q0 d/ q/ t/ l# f% Y! o; G
● 逐周期过流保护7 b& }) D0 d- C$ {$ D- q
● 内置输出整流二极管短路保护& S* y) d1 I+ X) x' H
● 内置输出过压保护功能
# F6 p9 u5 T4 G) Q% z- s● 内置所有PIN脚悬空保护功能
3 {2 J7 a" @- U● DIP-8L绿色封装3 [! A4 p0 y$ ^& q/ z Q8 l
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基本应用
0 O+ j& F6 ?! f6 y$ l# T, c9 L1 f f! R4 S5 q0 n) U+ G+ u
● 小功率电源适配器6 c. o/ V \! u2 Y
● 蜂窝电话充电器
. W1 b! G& _6 G( {● 数码电源充电器' ?# C5 w" p% ~" @9 i
● 电脑和服务器辅助电源
! e1 V8 U* I7 \) v9 Q4 |● 替代线性调整器和RCC
, K r' H* J2 {0 x, k, i9 Q4 s/ w) C2 l* E7 K# o; Q
典型应用
/ j& Q$ y# {6 d- F+ E' F# z/ C% f! o* p- c% V
引脚分布0 |1 i# Z3 Z2 ?3 s* E
4 F# \& D f: [- E+ p A
引脚描述
$ U6 y- o% f0 Q# H5 W$ p
. h' ?* T8 u2 L) i, J
+ M5 ~% U2 u$ C4 \4 A" D【问题描述】. c* \+ Q2 M+ A0 Q2 j1 X* [
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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。! `+ Y; V: W+ x; h/ m7 h {- D0 Z
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( }; s" t# b" u# Y( S4 F+ B) C【解决思路】6 g( p2 j1 l) ~5 m% W5 G
6 ~+ z) Y |# B4 B: Y" I1、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。! V# ?% ~/ x, I1 W2 s* ^
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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。4 Q# F+ l C( L" w/ O" A
( m. n8 E; D5 u, \" m, f8 N& ]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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- `. g) x" w2 m, @* i4、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。& M2 v' h. J1 L2 M7 B
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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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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】
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$ o" Q- ~- x) o% f% M+ W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%。4 g2 S/ s; Z$ R3 H/ b
- W, {0 k; O- e! o) M; ]9 s【最终结果】0 W3 u, M5 m S) y0 f) V# }2 k
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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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