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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-8-8 11:43 编辑 * Z; D. |6 m+ j; [1 g+ s
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作者：屈工有话说& j" n( e, n& h9 d
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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。: I9 s1 h, U2 L" C
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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。2 ]3 s2 `- ?( W
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以下为测试样机图片：0 _) S; o* p: x8 l
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CR6249样机图片
$ X* k# s$ W ]9 c, t【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
0 ~9 J. u2 S, y8 r: p【规格】12V1.5A
5 g( q7 k9 k- U7 G【控制IC】CR6249
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2 i8 G# k* C' {4 `5 jCR6249：高精度CC/CV原边检测PWM开关, j1 z2 x b3 _6 I0 H
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产品概述. I& J/ L8 v% d) F, q7 J
9 c- q1 B5 a8 s3 t4 X. BCR6249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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0 r* b; K% L' f7 ]. n8 t! N, cCR6249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。- |$ j' j5 f% |, ]& T1 Q
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主要特点
: N6 t+ Z/ B8 g6 E9 A- }( v5 m' B; o. [$ F
● 待机功耗低于75mW
( {' r0 s% ?: f● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
& W4 G" Q, S$ a( r3 T2 Z3 x● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出( m* h0 p4 a2 Q1 m
● 可编程CC/CV模式控制
9 V9 {2 |. Q5 \● 采用多模式控制的效率均衡技术- s6 l7 t, h8 O: a* f6 U5 F. s
● 高能效QR控制模式
) J. u$ N8 n8 B. J( c+ ?- ~● 内置输出线电压补偿功能% [2 `0 C5 f: G7 ?3 _0 E
● 内置初级电感量偏差补偿功能
" W1 B! ]/ o& o: U; e$ O● 内置全电压功率自适应补偿功能
7 B a6 p& R O$ @, [# ?● 动态负载响应功能8 I( n$ K$ `/ y3 T5 ?
● 内置过温度保护功能
" {2 }; e( ]: {# y7 U# A' _● 内置输出短路保护功能
" g! s# j8 h3 [2 l/ S● 内置前沿消隐' E& h; o5 Z2 ` L* I8 [
● 启动电流和工作电流低6 S. i+ s3 l2 e
● VDD端过压保护和钳位保护. U3 {8 x1 A' P
● 逐周期过流保护1 h' O) R0 @. _" X' d: P
● 内置输出整流二极管短路保护
* {) v4 ~5 f) Z● 内置输出过压保护功能
! X8 V" [( b5 S$ H+ [6 B2 l$ g● 内置所有PIN脚悬空保护功能
* S" Z+ l* P* B% l2 j7 \● DIP-8L绿色封装
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! O' ~; p$ ?$ J8 w基本应用; N, h# x; K* w- [) ^
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● 小功率电源适配器
4 s$ Y3 P% Y! m1 [' e● 蜂窝电话充电器" l$ O" t1 K# a* H- p+ \$ |/ Z
● 数码电源充电器
2 k# m2 z$ }2 T● 电脑和服务器辅助电源* O+ d" k( S% Z4 e
● 替代线性调整器和RCC j! H7 K9 [/ H% Q E5 B
! b$ I4 b) a# B2 ?* m5 N典型应用
! S9 q9 i% Z2 k! D0 ~# g1 \
/ n4 s# Q5 s) F/ }引脚分布% t. g% B+ a T' `! z' D
" Y* J# R& x8 r, a3 P' Q1 B引脚描述
* g. e) B& B1 N( s- A( n" ~; C8 ~8 a E' {9 g# {% Y% ]& x
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【问题描述】$ b7 G9 D9 V3 J
; x X N; Y; k' ?) y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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6 V6 A) q5 Y, U N( g9 D【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。3 p9 N' P& N3 q2 |# {4 o) _
. Z7 F9 ]9 Z* E& Z' j# R, N3、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。# D1 p4 b/ a, W" q$ K& U- I
/ Z% q* E+ J# c, q l2 q4、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。8 r: }1 M& m- T' ~5 S' ~
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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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1 U1 [* |. ]7 N, Q# m: F8 d【调通要点】( l* n) {+ n7 K7 |& D& V# w* {
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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。5 U4 U/ i5 N3 a* m9 I+ m4 ] c
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Z+ J3 W4 |4 x8 {8 Y4 T) D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】7 h! x* @% k8 v' B; ~, p" y3 K
! o1 s% o* ` _2 W) e3 g- I% [; d0 F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! a, a) D" R) }9 U
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狗仔卡
发表于 2023-8-8 11:42:21
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