本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 8 u# P `" P2 a2 y8 W3 U1 f2 ^" _
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概述
: P; j, S( O& O( U- L4 o! W' Q- ~3 D' w; X9 q
随着电子信息产业的飞速发展，电源适配器的应用场合日趋广泛，对其性能的要求也变得日益严格，包括对其效率的要求，特别是随着全世界节能意识的提高，对电源的效率也提出了极为严格的要求。本文，我们将给大家介绍的是基于CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。' L. {& C; f# _6 o% G h+ ~
, t* e! `; i/ h' e# d- Y. Q4 e1、样机介绍
' c$ n2 I3 }: @: y5 M- I( U1 j1 {: V3 q1 u
该测试报告是基于一个能适用于宽输入电压范围，输出功率12W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了公司主推的CR5269SSG。$ p) `6 s) N3 ^- o
0 M. l; X& w) y
! ]- e+ u7 m$ E* j$ f3 s" h8 L7 q) X
j7 j" N. K5 Y/ C
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 ( P' J$ q, n( l1 z% Q; R
CR5269SSG产品概述5 [9 E& ~% W, Z6 n& }$ g4 f! X
2 f2 Z+ Q& q1 X) v- G2 m
CR5269SSG是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSG集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSG可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSG中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。
: [$ U, G; m+ n( Q
$ o; n0 Y( q% A4 o; |芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。3 z) p1 |. Z7 \- }
# I- h. Q& m% X8 y0 gCR5269SSG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），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。
# G$ t* P- J' q0 D* s& O
( {5 l2 c/ F3 P+ Z芯片特性：, e6 {& g$ {+ T) k; {! m5 |
● 全电压范围待机低于75mW
) r. p4 {9 P$ R● 满足能效六级标准
, `' G! @& Y. R● PSM模式降低待机功耗) y C% _9 V d8 a$ w
● 内置软启动# Q* N; h* w% e0 Y
● 良好的EMI特性; G+ K3 }3 U3 a( y8 J6 \# u
● 零噪声工作
7 l5 n' j# ~* o● 典型65kHz开关频率
" q2 a$ T- x$ b$ E% g● 电流模式控制
2 U/ j. C3 y6 N$ v● 内置斜坡补偿5 R" q- a3 |) d G+ i' X* k
● 内置前沿消隐$ Y. ]" j( p$ ^/ R% T3 S
● 启动电流和工作电流低
- t8 _9 } A5 r& [! a0 r● VDD端过压保护& `/ z+ c! n' K0 G0 V
● 过载保护
3 o4 N5 u7 h" }/ G7 a- i● 逐周期过流保护0 o+ l' o' U9 e
● 过温保护! n: b9 F2 P6 a, m9 W- f0 ]( w$ w- u
● 输出整流二极管短路保护
; V5 [" N3 v0 B● 四引脚散热
# }2 z, U4 z* E" {. `● SOP-8L绿色封装9 W, c; p1 S: {" P W+ `
8 ^& m4 B P- ]- y- {$ I7 B+ [基本应用
" F* }& A" B' w, _● 电源适配器
6 Q9 C7 Z* L2 Y$ ^8 n● 开放式电源- x5 A Z# O! x5 |( E Z1 M; f! @
● 数码相机和摄像机电源% a. x8 Q/ F, ]7 Z$ Z
● 电脑和服务器辅助电源
/ k. B% X7 F. W. o● 机顶盒电源
5 l+ _8 N# K8 A. l: Y; Y● 掌上电脑电源
0 j/ R' H, N& a7 ?
, T8 v) ~7 j0 L' A( Z6 d引脚分布 `0 w; t+ s$ V$ B$ }6 {! O" S
V7 c3 ]/ o( n' ~: s1 w引脚描述+ y$ n2 s( d9 s; n- e
# M6 y% @* Y& Y* g) Z) A9 H5 h
典型应用
+ R# ?: y/ a; Z9 C8 Q& ~; y2 W2 O: m I P: H
样机PCBA尺寸：63*34*19mm( L*W*H),是一款全电压实现12V1A输出的电源适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时PCB平均效率84.09%；能够满足最严格的“COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。' ^" ^' |- U" m2 w/ a$ \
, e" ~# Q. R6 u Z. C0 h样机具有良好的动态负载能力，良好的恒流输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
+ e! m8 b4 z) g2 v$ g( F6 U4 j1 R7 B2 m4 v5 g! [+ O9 \ H7 \6 x
样机的变压器，采用了EE16W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
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9 A+ g2 z' l1 I6 T2、样机特性
& X: }/ ?7 i e& [' n6 E0 @7 S1 |: b9 `4 ]7 e2 U5 T- T2 d! T
以下表格为工程样机的主要特性，具体测试方法在第4 章节中有详细说明。
* u( K* Z, R+ v0 O
( c1 Z7 R' X l- n1 p& ~ _3 I2.1、输入特性：
' F- j1 {/ C& g' {& [1 a- |2 B8 f) q$ V( F
2.2、输出特性(PCB 端)：8 p! Q8 |$ \- @3 H
' h! C0 L7 i4 N9 l9 f7 [
2.3、整机参数：
`. ^: O: Y u& P7 r2 w; w4 y
8 `2 i3 x6 U# V" P U* M4 ~2.4、保护功能测试：/ M" U, Z: T$ k# b+ c8 C9 d& j" ^# I
0 w2 I; a1 @9 H2 |# i# Q* t9 `
2.5、工作环境：
3 E( `6 s# V: T6 Y6 ?& G* s* T% g- x0 T4 o# p7 v3 t
2.6、测试仪器：
3 M* R# z0 J+ N) ?
; T. t4 m S( a. i" H3、样机结构信息9 v5 w2 w+ j: c: o1 m" k$ _& r
' }$ x6 `8 V, z8 @本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。
6 u; C: W9 S5 _
0 [& C8 @6 O& O3.1、电路原理图及BOM：
, l! g1 _ R8 O9 F9 i. |% V5 X$ t8 h* J# F8 Y# _: d% p
3.1.1、原理图：$ k# |: N6 m) {; ^. L1 T
( q4 a' X @" M* L7 w/ e, t
3.1.2、元器件清单：
% O# q k, H5 M( D! N6 a
4 H& f! C; p; H6 M P/ `3.1.3、PCB 布局&布线：, E! [. G" J z, a
6 A4 v& U; Y$ D+ ]- t
PCB 顶层布局&布线
2 h! y; n* Z: Y/ \
PCB 底层布局&布线 1 A3 r" F: ?$ D- R" N. l
3.2、变压器绕制工艺：
' [# J, g) P, z8 e7 z% O8 o, c3 O+ y$ p& C3 U) ?. j0 Z
3.2.1、电路示意图：! |; s+ j5 A6 d
7 D' q4 ^7 b0 L3 {; D
3.2.2、规格参数：; j/ {! O4 b; S
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
0 @, n" a. j, t2 J7 G h- F. P2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* k# n. e9 q, D! w2 a. q" [& N3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
. k( E8 a* R7 v! f! x# d4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
" D8 i3 C/ V/ H8 j3 A5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；0 v4 [& G v o2 q- D# N z5 K
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；- g& S8 e0 X! m4 n
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；0 ?5 e5 E Q$ x" m: t
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
4 ]. A _! M( |2 M8 ^0 m9 T) [* ^9）成品要求:浸凡立水；( ~# G) j9 a$ \% v" }* h1 @
1 X' y3 P2 l3 _2 L) e9 i
3.2.3、变压器参数:+ y% G' R0 p4 Q& c5 x& v2 p4 e
7 u# S: d5 \) b$ O/ u% F, h' P3.2.4 变压器结构图：" i+ }& i5 N* T) H# B7 H! Q
4 {1 n/ D% j: s; M; a
4、性能测评
- s/ i8 {1 ]& V8 C) ]3 B* |" M4 K! d# [5 t% [/ S( f l. N2 v
本小节对工程样机的输入部分、输出部分、各种保护以及一些时序进行了测试，以下详解了测试方法及结果。从测试结果来看，以下各项测试均合格，能够满足大部分客户的要求。: o& I& A# e' M) }! n n
% U7 i, V2 F# n0 u4.1、输入特性：
3 o* W% M& D' G4 r0 F( L' i# Z
2 V) E7 [; n" ~# j: x8 i4 C本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz 到264V/50Hz)和不同负载条件（空载和满载）下测试，得到待机功耗、效率及平均效率。. Z# A% ^1 v( M9 l9 g/ [" A# l
% s, b; `* T0 Y b# A, w) G7 x# Z% X2 z [0 `
表1 待机功耗
9 T# i0 F+ K7 m' a( @+ ~$ N# u5 j% {# n9 R1 a( M# Q
表2 输出100%负载下的输入特性
0 Q+ S/ N" A$ T+ D$ X& c7 P! H
- o4 u) A$ j1 A1 G3 k表3 效率测试（PCB 端）
8 [- N1 U2 F' n: X2 y; W0 x6 U
! {. Q7 u! E1 i. @. M. j8 u表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
6 r- x0 J7 d' b& d4 F& H, o
" U) m0 u( a- o1 ]* \& P表5 能效等级评估（PCB 端）; L% `4 H$ v9 ?7 d% r
6 ?- ?5 I" J q. L8 k' D, s) K$ }4.2、输出特性：
4 J. e& h* e4 E, L; I4 P
" c5 G3 z5 L9 w, k5 p3 }' X; P4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）4 {+ a6 V) q ~& x
: w, f6 J7 t2 G- n+ Y( e r, n9 [
* M. r* o& F& ~) x6 _: }3 b( {
4.2.2、输出电压纹波：
7 c* R6 _& Z8 Q5 U8 I
- e; q7 c$ U5 P/ I* A" T' v b注：纹波及噪声在PCB 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。
; F. W( |! x2 R& T5 Y
5 J+ U! A; z5 O8 ~) Y: P
! g/ Q F( R. K+ P
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
5 I5 V) q- E9 ^( l7 g; ^
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
" d) Q% v3 w/ T3 j5 x: m
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
: g2 c Q" ?/ D- S! x' Z2 p
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load + U! E3 e, F1 }2 j8 O1 S
4.3 保护功能： W6 z2 v+ `% l( Y9 `, q
5 `2 V+ x8 ~( X: B9 i* I以下涉及过流保护、短路保护的测试。
1 N9 g; \* e" N% e+ g2 Q
, Z& l8 X% Z- M. }/ X' c* \+ L4.3.1、过流保护：
1 |$ d! Y- n/ H, _( a9 I9 O4 ~9 Q& C$ k! S& g) h
4.3.2、短路保护：3 v4 |7 I. Y- W+ d$ \4 r+ M6 c
" u6 e, V/ I2 S+ [) O
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
% Z/ S8 T( W2 |% G& L: _' C* U# h4 @$ @5 C
5 ^( i: a$ w* D. p' u4.4、系统温升测试- j) R- t9 t& L/ ^5 g4 S- S# {
本项测试评估成品样机（含配套塑料外壳）在40℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值。测试条件：输入电压分别为90V~264V，输出电流1A。' q$ } Z$ ]& [/ n1 P
8 t$ o# h0 y% d* x测试样机及配套外壳 0 w/ [$ K l; O% W) H+ E( W
温升测试：单位℃; O- `% @- v8 T( K, H
, y# \. J/ O& O& ?( P
4.5、动态测试：
( p! r3 b0 g( G( D7 b9 \3 D# L
9 Y1 L$ F$ y- c$ R2 i* v输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/us。" U0 ]/ W2 F V; U
: S/ g8 S1 k! |' _ S5 d
8 d \/ e% v, O' A- D" r
AC90V 5ms N! H) }$ A5 j k* g8 @. s% V
AC90V 10ms $ j2 p+ E! z8 V' Q8 A4 E9 Q
AC264V 5ms . r. D) u6 ]" n+ i
AC264V 10ms & R% w* A& U: y8 F; o
4.6、系统延时时间测试：
5 F5 r7 o* J0 b' X0 W, h& X
/ P. @. _" ], o* ]. C9 d1 {' N
3 \+ i( k& o% ?* }7 Z
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
& O/ H. O! L& g9 M3 B# I5 v
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 2 q! a+ B. H9 W6 h
THOLD_UP @ AC100V，100% Load ) H/ ]* g" `2 o2 C+ n- s) I
THOLD_UP @ AC240V，100% Load / B, t+ G; \+ N9 C
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
5 E4 y$ _; _- v/ U1 I/ \, _- O% T8 E
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
/ X' _% _4 N m4 J; \4.7、其它重要波形测试：" a6 ]9 t2 m! [0 k
6 k! t) |; z, {: k1 C4 b k2 y5 TDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：6 [# W& G+ t7 a: [, T4 V
! u; z0 o B! {* U8 L5 }
AC90/60Hz，100% load
, t3 A, E ^! Y3 v6 p8 `
AC115/60Hz，100% load
; O& y i. o% m+ s
AC230/50Hz，100% Load
- \8 s" v2 a) E9 ^2 s
AC264/50Hz，100% load + D: f p" X/ f) o) P( ~* j" }, ?- Z* A
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
- H. @' X* `# G+ H( i6 D8 w
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 ! l l0 X" y# }9 K) S
5、 EMI 评估测试1 i9 u% F! |. { N+ C; U6 J
! A/ A! P( O! m9 y! m5 \
测试条件：输入：AC115V/230V/50Hz；输出负载：使用大功率电阻；限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
# x1 w6 I: P3 Z* ?
9 H5 u( r/ z( S+ C
AC115V/60Hz 传导L 相 # E6 s( {3 m! _; J; b3 w$ [
AC115V/60Hz 传导N 相 p, K+ t2 @1 x/ o$ W
AC230V/50Hz 传导L 相 $ L1 E: ]& m) i+ [
AC230V/50Hz 传导N 相
& |) q; t8 J; _( U9 c. \5 c
AC115V/50Hz 辐射测试
* Q& S4 i7 b. P2 j, B8 L0 b
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-5 17:00:01
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡