本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 0 [" I8 f% o+ q, t
4 i$ i7 U4 N0 C5 H3 ]
概述) ^8 F) M5 y `
9 k: \" X* @0 l3 A5 D1 L1 K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。4 f3 k, T6 I( y& s" ^
r9 g/ c8 H$ R) y8 r1、样机介绍
& O; p8 q) W; D1 r* w0 r1 S4 F! e
5 Y/ J8 ]- Y; ~9 }) Q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。
9 c0 G+ \: E/ k) D% r$ _* n
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5 p1 C% R/ D3 E- N" S; E6 rCR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 . ~: Q" k& S- T/ F% M
CR5269SSG产品概述9 m$ ?5 U3 o& B
$ N' H$ O, Q( }$ A" e
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。! r8 B* {+ v' a
, p$ Q/ M2 S$ j/ ?9 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。6 o, {! \7 L0 l( B8 u; Z
8 A$ x* _, c# h6 P: E. x1 ~
CR5269SSG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。' @, y/ T6 d4 I/ y8 M
Y" t& \2 w4 `7 o8 K芯片特性：
; ~& e4 T+ r# l" j' }9 l" @● 全电压范围待机低于75mW
9 S7 O6 \) V v2 S. T& K8 g● 满足能效六级标准
5 i2 p; K4 Y7 T● PSM模式降低待机功耗8 U% z6 E, W3 [ ^0 q
● 内置软启动5 d3 R) x0 ?1 J+ ?. h! C5 Y( t
● 良好的EMI特性/ I# E6 E: q# X5 U7 P
● 零噪声工作8 R" P3 o1 k" P0 {# s( s: r9 ]
● 典型65kHz开关频率) |6 k* l; Z2 `. j; Q
● 电流模式控制. S* a8 b: z+ F9 _ u% H* u
● 内置斜坡补偿; T* K, v7 v' A; ~
● 内置前沿消隐
! I5 A8 g6 a; i● 启动电流和工作电流低
2 J3 s; F' [2 V: W s● VDD端过压保护2 I3 |% ?4 @7 q6 n! P0 J
● 过载保护0 ?4 y# N2 r7 F6 z( h
● 逐周期过流保护
' \2 ?. Y: K, w+ R+ j& ~● 过温保护5 {" ]2 h6 g: V$ b O' E* ~
● 输出整流二极管短路保护; V/ f' |3 I4 j1 ^+ G/ f- t9 }- J
● 四引脚散热7 J: l1 ?% G: M/ X; Y: z
● SOP-8L绿色封装. a( q+ I/ Q* h
+ t. A3 o' Q7 P* }6 u3 v基本应用
# a2 j3 H* ?( a, _ i" y$ T● 电源适配器$ n- t( }1 y4 c# c* [* r9 ]& {
● 开放式电源
- u: z, x; h) B" R4 K2 f: q8 m6 V0 R● 数码相机和摄像机电源* K+ @: | z3 { r4 X3 T
● 电脑和服务器辅助电源
% ^4 E/ \6 N* Z6 p0 J' u● 机顶盒电源/ L( }3 ^+ W0 R+ n
● 掌上电脑电源6 w; l" n4 B8 F5 i& `
( d% p5 X. ?7 I i5 x
引脚分布& A$ W( G% Y3 Q% R+ g$ s) @4 ?
+ P: j2 O3 [6 ~& u% x [8 ~$ m引脚描述
( o6 X) W/ K. ~, W
, Q3 E- F8 c; y* K. K1 h/ Y典型应用+ G7 ^# J2 r8 q) I1 j
6 \8 `. R2 }+ H* a7 Z4 {) t
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。; ?. w% X @, r2 Q! a* o6 \" p
8 f$ W8 u% n; P8 b$ \# p
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。! T+ d5 p3 b$ }2 m% x- x* L9 q, t7 _ C
! l8 r: {' Z& F" |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。
6 v6 @+ `$ h6 ^8 p' v% Y
3 J8 i+ t' [& q9 U4 M$ ~; n) `. x! l2、样机特性* G' B# H# r3 j+ u0 N
1 t5 w" Z+ G) G, \- _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。
; c- x: R" ?, d Z( M" I, w# ^- Y H) p& s" @5 ]
2.1、输入特性：' @0 b9 d3 i: Q0 D1 M, W% v% @; V$ p3 f
0 i; B# R% I+ C2.2、输出特性(PCB 端)：; E+ S6 g0 V1 Y/ S& n! F1 A
# X7 q& v/ U6 a- y% L) |
2.3、整机参数：
+ Q9 x( @* ~6 H, T
* H3 @) c; }2 @) y: k8 z2.4、保护功能测试：
8 A8 e- v8 V- F4 w0 s
% I+ E+ L9 e/ o4 f- Z9 r9 m2.5、工作环境：- @, C# \7 ?! g1 u7 U6 n( i
# I) H4 C* ~! O' f' ^8 M+ }$ {
2.6、测试仪器：( ~: U4 C9 t: f0 m7 q# i4 p1 h$ t
. W5 v: l7 }1 E" n# C* W. y# ]
3、样机结构信息4 A1 B, h* r% h8 V7 \7 I+ w5 V
Z% S$ G$ g8 Z6 E& W L1 ~! }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。
$ a9 F& R3 }% P" [% x) z. g4 [# c* C1 J6 |
3.1、电路原理图及BOM：
0 h4 _3 |7 M; V# L, n1 l) t& O8 s! X( n( w7 O/ x
3.1.1、原理图：! c" y4 e: V* | E+ n
9 ~/ U c$ V5 ~, D- m
3.1.2、元器件清单：
- v; f) c0 }: ^7 D& W2 v( L3 c
0 _+ G! x! T+ O9 R3.1.3、PCB 布局&布线：
: F7 N9 x! u' K2 q1 X
) H. r6 J0 n) ~3 w4 B. @. g
PCB 顶层布局&布线
0 z' i9 }$ q" B6 I3 e, `( J
PCB 底层布局&布线 $ ~& b5 v1 ^ b# K' T2 v
3.2、变压器绕制工艺：3 x2 j' G a3 e) }: t& J% f
( k7 u& E3 P8 H7 @4 Q$ x3.2.1、电路示意图：
* n& r* d6 F* ]$ H( V- Y6 _& S1 L! m( E5 g }
3.2.2、规格参数：
; `2 B% }1 h- O1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；2 F$ z! z' H& s' x; [$ o! w/ M
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
P+ Q, h* i; g( S" d3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
) V0 f( O1 n. J1 [, w a4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
/ J& U7 O7 m f% s: d+ p5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6 x) |6 Y& s, Y) E, J3 g2 u/ y6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' d# z2 e4 b& I l) a6 L7）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）)；
5 ~$ Z: Y6 s* o* a9 v" k$ D; W8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；( a/ j4 X- h- O
9）成品要求:浸凡立水； d# |* m( T5 @" L
; x u& m- K+ Q# ?
3.2.3、变压器参数:* S! m7 K0 P: k7 K+ S1 X) r
0 L3 w) ?/ K3 B* G1 J
3.2.4 变压器结构图：; L3 v: |1 g; }% L1 @4 i; X0 e
0 q- H( u' y8 v* `1 K4、性能测评: J$ E0 [# }: u7 W
1 {) W1 B* p( S# K4 S3 B% b
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。% w$ I `' B k+ H7 n+ x q
5 g) @9 ~: y2 Y4 n5 c& o( n2 d4.1、输入特性：
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. Q( }$ ^3 e" Y( Y2 S8 \1 A2 n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。
- p' D: q+ |- Q2 @: m# Z$ Y) H) F( B
% i7 f, x U# B! y% C) u& t# n! k表1 待机功耗
- R0 l6 w+ L. W9 X; \2 c/ l4 {# O
表2 输出100%负载下的输入特性
. p2 S4 {$ C; j0 i& A! ~( Y
- {2 l$ B: L3 t" X4 M表3 效率测试（PCB 端）* h7 R& H: p5 \. P z9 D5 n; N
& G5 d% H& m5 C3 n& O7 v
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）. O1 e8 _( J3 S; a C3 F( p1 [
7 N7 _. f. W7 _/ Y6 v1 w
表5 能效等级评估（PCB 端）
; ^$ H; G- E/ a# R- I: Z1 p7 f! F5 }; P/ R
4.2、输出特性：& C8 m1 I& P; z
0 R& z$ \# E z& X
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）3 N" |. Y5 `! [5 }# c& Z
, [* ?7 }, S6 A& K
: L& m" P W9 f* @; `. E
4.2.2、输出电压纹波：5 Q) s+ @" q/ E* L7 _ }7 ~
- _1 n' k3 ~* {0 E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。$ H7 Z, g/ `$ m2 G; x: ~
7 D! _+ V4 A6 \5 O& @
4 X6 G0 ?) h2 t
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
/ E8 w8 r. Z* _( V2 \5 B
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
5 i) u7 l* g( g/ W8 R" H+ {7 m) l
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
( D, O4 K" i/ r8 R+ W
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load & [. u4 }2 [& D; h! O( g+ l
4.3 保护功能：
- u& Y* F8 v- s* f" @ n$ s2 [; F* E+ j% C- B. U
以下涉及过流保护、短路保护的测试。2 A8 C/ U' U, ^- ^3 T
' H7 B% v6 o; h6 w4.3.1、过流保护：* |& d Y1 ~% {+ p2 h
: a ^8 _0 W4 e( x8 g
4.3.2、短路保护：
9 k. b4 r, R/ ?6 f$ m9 u9 q( P2 }' F5 U# M8 L/ B! H8 C2 a
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。- X G4 O0 Z6 {0 U! G" q
0 F1 ~+ O* {: J. e( z* Q @! `9 g
4.4、系统温升测试1 s% d- Y: M: |/ t6 Q
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。3 a9 E, D- L4 z
: L( b. d4 p6 ^: P, h测试样机及配套外壳 2 e- [) X5 d3 w8 `' M+ d
温升测试：单位℃
B0 [1 T# R- u+ k L% n. V$ B/ B9 C. F# O; S- c1 c; x
4.5、动态测试：
- \% A% Q6 S& {8 L' f' o4 y6 u* ^- u5 C) N$ n
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。 m" b" `6 p9 {0 I& i: y/ y
3 W: {5 f) x% \0 Z# }
8 m P% q5 T5 i& g }5 e. j
AC90V 5ms
8 h9 X8 E# n) G% H* P" T9 Z; v5 l
AC90V 10ms
2 F5 l1 Y) @' w' N" D- E% Y
AC264V 5ms ) }7 U* m$ d5 c9 L: S4 c+ ]
AC264V 10ms
6 N9 w( u P2 g2 Z3 z' e: k, m5 O4.6、系统延时时间测试：2 h, k- j$ U, M3 w% ]' ^, F, C: F
( b! }' l! R# ~6 }+ A
7 r+ S X3 N& P3 J% `2 k9 H+ H* }
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
9 P9 a, c# {, b7 v9 v
TON_DELAY @ AC240V，100% Load $ @" q& h* q1 W3 n$ ^ f
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
2 r! _: w! h( B8 ?" ` n$ x0 k
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ' g; U$ m$ q. Q; U
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load 0 M* _& d+ @% P! i" n. @* c
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load 9 K/ C4 q8 y- N' e! _, \
4.7、其它重要波形测试：
* ]+ _) U6 d, z" C/ S$ A
* w. S5 Z8 U& k' r+ {) |' D, sDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：, |; {2 ] c; d& X) \$ s
& X- G' r1 o% l; P7 w# q# @
AC90/60Hz，100% load 0 h. M, i- A( s2 Q* I
AC115/60Hz，100% load * n. ?6 Y( J. z' ?5 L9 }
AC230/50Hz，100% Load
; m5 a- ~1 q+ N4 e9 E. F
AC264/50Hz，100% load
8 w; H( S& L+ d1 x! \$ r: d. o! u; k; R
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 , p* a/ k: b' Y2 q" h+ o: N9 J5 c
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
. y& l( s! u1 U& `: D' d7 w5、 EMI 评估测试4 W$ h# c" j2 D) q# c& x. f
" M, x! M& n8 K% d- j5 K# {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）3 Y! Z" y2 O4 t" t0 {
9 l0 p( ~# ?0 K5 |! N$ R6 z6 B) t, x
AC115V/60Hz 传导L 相
* B; V9 K* z0 q( r
AC115V/60Hz 传导N 相 , f v9 u D9 D0 F5 y4 Q
AC230V/50Hz 传导L 相 8 K! R1 G9 h, L
AC230V/50Hz 传导N 相
$ A! Q7 Y* c- x! ?4 g8 ?
AC115V/50Hz 辐射测试 ( K9 k6 x8 r- c* I$ u7 f7 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