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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 % G# _1 G& W# I% c2 }& |6 G5 O8 L6 C
! C, ?2 \4 [2 q; y$ I; t i( l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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5 s4 |3 Z1 |2 Q2 w, }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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; u$ Z% V+ ?! u6 i以下为测试样机图片：& t0 d2 \% R% V
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+ O4 j# l w4 O7 P$ f4 f% E& DCR6249样机图片 1 P* b3 @0 \* G6 Y* 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RCC8 C% g* ^1 Z" `2 D- ?
【规格】12V1.5A$ b) L) K& r0 _2 O9 G b( G; f
【控制IC】CR6249
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CR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关, g+ Q$ _' C8 k+ I
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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。
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( {/ F' P: f, }* }# P2 e* B* v' zCR6249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% a& S3 H' g; u5 _; Q% F
+ [0 J7 U2 e: P8 W0 O' a, w● 待机功耗低于75mW
* G+ C9 j* u/ u. `: \5 ^! x● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
! b$ T" c- y8 c- J+ F3 A● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出4 Y9 k9 y* p1 g1 y9 }5 G4 n* k0 `
● 可编程CC/CV模式控制
' `6 Q3 u; r, ?* p8 b8 L4 c● 采用多模式控制的效率均衡技术
/ k3 z. r- C8 f, w0 n" a+ `2 {● 高能效QR控制模式
/ O$ N3 L1 y5 S8 G* [● 内置输出线电压补偿功能
2 ?2 H c5 z0 H4 G8 g/ ^● 内置初级电感量偏差补偿功能8 Z$ j0 V! Q! N
● 内置全电压功率自适应补偿功能4 V4 r( y$ c" g
● 动态负载响应功能
5 {3 l5 V% Y9 p1 ]6 p● 内置过温度保护功能
. R9 X8 s8 L, z3 E● 内置输出短路保护功能
+ ?7 G4 r+ ?! K3 }) L8 r● 内置前沿消隐
8 j3 B, n5 _" O● 启动电流和工作电流低; C* F y( Y9 F k
● VDD端过压保护和钳位保护
6 y; r( t; L( G& Q, n* w● 逐周期过流保护
" {$ W( v g# l# }● 内置输出整流二极管短路保护
7 l. X5 B! @- Q0 Y$ W1 d6 i+ Y( ]● 内置输出过压保护功能& _, b, S( Y" s- Y& r* i
● 内置所有PIN脚悬空保护功能- ~: [1 S6 ]1 \) Q# C
● DIP-8L绿色封装
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2 a/ D" k; b6 f" d% }基本应用3 R V& ?$ L5 p; M* I
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● 小功率电源适配器
; U9 n! h1 F' r- i0 b( g4 x: |● 蜂窝电话充电器
+ M! f% W/ i- w$ S4 [9 Y● 数码电源充电器
7 T/ t. `; ?. F● 电脑和服务器辅助电源' E! M& V2 m! `. O, M9 Q9 A# D
● 替代线性调整器和RCC
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% Q2 ?; K. U- f9 b8 X" Y0 a& M典型应用
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) G; c3 Z" K" _$ N8 [6 c! o G引脚分布" B3 P' @# x. p; p7 ]
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引脚描述* a' U6 \; G" F
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【问题描述】5 }% q. ~! U* c: t1 w
4 G3 }$ U+ H+ F1 F5 o( n' Y S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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! K; |4 E/ ], V8 b/ _【解决思路】! d$ l1 _' t" n* Z) Y A
E) Y$ D8 r( N2 b* u$ U1、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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3 A0 u0 A) k! a2、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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; d) b, T/ U$ `& v. n$ W! Z3、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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Q8 K1 ~* @" K8 G9 I: B4、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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7 X9 b: T2 G, D2 I A- H' L5、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。 \8 |; Q' j# [* v
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【调通要点】& z O2 h3 U+ \4 I$ U; p
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2 \9 e7 f' N$ c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。2 X5 t" a7 v' \1 p 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%。: U3 z: I- D" o+ h* j# n2 C# x; X
6 ^, d+ m' r5 j5 S【最终结果】8 U% c/ h4 S5 L7 E
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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。$ l' F6 I* A/ i% \/ t& O
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狗仔卡
发表于 2023-8-8 11:42:21
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