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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 w+ {' g6 }1 D
: m/ K% l" G5 l& `6 E作者：屈工有话说3 |* E, [( U9 x4 s
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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。! ] B; o- X% d" m, r! ]5 Z3 {" g
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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。0 _0 S2 l( F9 S8 s* f/ g
3 x$ |8 X- T) y" z以下为测试样机图片：
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3 c7 E$ c; q- m& E: z2 h- v& k! Y/ b( R& l" [* s
CR6249样机图片 2 o7 P& ]' T. w: i- v
【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& _2 A/ E) L8 c
【规格】12V1.5A8 G1 G! w) u7 a) T
【控制IC】CR6249
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& O& v9 k: j; Z2 v6 Y& JCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关
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6 Y) [% K4 ]. m# A, f产品概述1 x8 R. } i/ C" w8 Q' e4 A1 _
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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。% d% ^8 q8 U) s+ D0 k
/ J+ f3 E4 {( E0 J; c7 u' u. BCR6249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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主要特点
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● 待机功耗低于75mW% ]5 E8 X2 n* a! t
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431) g; S& U& y! j ~) b! a
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
! Y! X0 h* X' f; \) l3 B: I● 可编程CC/CV模式控制
3 T2 U0 m; A% ~/ _+ M● 采用多模式控制的效率均衡技术
. l3 t- @6 s4 ^● 高能效QR控制模式
2 I; Q& Z# Q# m4 E, b2 s J3 S6 {● 内置输出线电压补偿功能
" c2 j. L$ h+ N7 C( {( X- j+ t● 内置初级电感量偏差补偿功能" G k* W7 R9 v- m" t
● 内置全电压功率自适应补偿功能# c5 X& U5 n, W7 N1 W
● 动态负载响应功能
6 j5 O ?8 V; b3 w2 b● 内置过温度保护功能" t4 \9 T K8 D0 n0 {6 I
● 内置输出短路保护功能
1 M2 ?0 _3 f# ?9 B# g2 d● 内置前沿消隐1 j0 R# Q# X# |- b# g8 J
● 启动电流和工作电流低7 i. I+ P8 F5 r0 Y; z
● VDD端过压保护和钳位保护( T4 D( B% }# D
● 逐周期过流保护1 ]; b8 a1 P" D7 A- X
● 内置输出整流二极管短路保护* `/ s |; [0 B
● 内置输出过压保护功能; S' N2 p* M* X: e" \6 y: a9 M
● 内置所有PIN脚悬空保护功能4 L" |6 \$ u: j( d6 E, `4 I
● DIP-8L绿色封装
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8 X" L* n( u9 ]& r' f6 f' j基本应用
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● 小功率电源适配器; D$ ^# U, j; `) _
● 蜂窝电话充电器
* x: f- M- ?" U3 a( M; i● 数码电源充电器
' n) G, [; h# D% y r● 电脑和服务器辅助电源
1 d8 d+ o3 q4 J( W: I( k● 替代线性调整器和RCC
! f5 F8 O# S& C) M! r* u3 w/ X. L; z# J
* [* {) [1 E+ w( A! {典型应用
! }' O9 a1 Z+ P5 N
6 S! o* _+ N. ?7 |- C3 V, V引脚分布
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引脚描述& A9 s0 t9 m; V3 b$ @; q
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) U% d4 n4 @' [【问题描述】
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0 A. t1 R w4 L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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【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。. E$ ^: D0 f. |8 g' M* I& Y
& X5 d l6 l( E8 y# M2、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。0 |" _* o5 H1 B$ ? u$ G
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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。/ a: Y" f# D5 C
w- u3 K& `' s" F* z4 X0 V! K6、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。( j1 C+ g% Z' s
5 Z0 x; d* l7 W9 F) J! X3 L& N8 n& L【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。8 }9 f# q6 H/ m2 W1 G1 C& x! U
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0 p* e% @$ U$ u3 X- F3 j2 ?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%。6 J% F" J* y& H0 C' j) D5 S( {
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【最终结果】* U9 |+ c6 g) Y7 T$ z. {3 E( N; ?' B
/ \3 k5 [2 B; r8 d* _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。5 m+ i5 `! E) y, I8 L
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狗仔卡
发表于 2023-8-8 11:42:21
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