本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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+ h7 O; d! K# R* E! L3 _概述
* E/ t* r9 ]0 \- e* \: \1 M0 [! }) X) l1 D+ a5 z" X9 `0 W7 u9 d
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。. z( \! I n l. q3 h# \
! {# h" b/ o0 S: F5 y' G) c! v& o1、样机介绍
5 ], @$ B+ v6 [* l+ \/ w/ w+ A# v( C1 b2 A2 b' p3 \* L# b$ s( p
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。5 _+ g# s/ B ?3 R# U
1 ~$ x0 [* G: G) b
. m! O# F, k* }/ i
/ |; ]8 l! u! yCR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
$ K; I( _! z7 OCR5269SSG产品概述5 d; K% C7 c$ m: s
# n' p# x- u4 e; TCR5269SSG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。8 s, D# n, Q; t7 S8 L
' x3 p& K' j' [7 A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。) \4 T6 j% \3 w3 S, d
" l5 n7 D4 o0 [5 _9 c, x% s6 B
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。 ^: c( G4 w* ~0 L
) e5 j6 J# `, G4 N5 v- z. P; }3 P芯片特性：
+ z' B# h% o. K% K● 全电压范围待机低于75mW/ N4 E$ u1 `1 ~
● 满足能效六级标准9 H( Z% B* q; e3 W7 s) ?, A* Z
● PSM模式降低待机功耗
: w! b9 d7 U: _; H$ |4 a% P l● 内置软启动% ~! o8 z8 x1 X: x N0 z
● 良好的EMI特性5 {+ h0 Z- [! L: W: Q. V; c' k
● 零噪声工作
g, \$ s a) E9 ]( @- v● 典型65kHz开关频率: V& O, d4 X& u
● 电流模式控制8 b& V* _! X% Q7 K, f* N
● 内置斜坡补偿
/ c% V% b( u: J# e$ _9 M/ f5 n● 内置前沿消隐& n, h* W- Q; P. R9 z
● 启动电流和工作电流低/ {: b0 J! g$ _5 z* A2 L# D
● VDD端过压保护& \- [8 F, d1 x& e" i
● 过载保护1 U" d: h* F8 @9 [
● 逐周期过流保护
( s+ U1 k. |) c& p! i5 `0 J● 过温保护
+ d# Y7 \+ _2 j& Z& f● 输出整流二极管短路保护
* b! H4 Z7 D/ R0 p; N% |* B! w/ G% K; S● 四引脚散热
! t' Q! b/ O1 K, h2 l) O● SOP-8L绿色封装/ u- I! F" d0 U3 q
) k, c6 \9 u( c6 l# N+ q; F9 L7 W* X基本应用
; Z% j- k, c* Q( |/ i7 t, S● 电源适配器+ c: V' E4 @2 j
● 开放式电源
: s; P+ W# M8 Q# R● 数码相机和摄像机电源& R4 a' D1 h1 ^/ B4 x
● 电脑和服务器辅助电源6 C% w: \5 D3 |# v6 o$ P
● 机顶盒电源
' q+ _9 P) C8 J0 d6 y● 掌上电脑电源
* A& T+ B C- P ]: F. r) a4 } E, J) ^8 w7 M6 K$ {
引脚分布
# X! b% j5 p: c
) f* z% t6 I5 [! z( s引脚描述
7 k' L3 w8 x7 \" q7 \
1 X: s! X# q3 p6 l典型应用: S2 o- G9 y# ~7 X! c
# {7 B' p) @* f& ^
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。
2 W9 ?3 m/ z) R+ A0 K- M* L0 V. Y' |; V7 E
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。
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( _/ I0 |1 n+ P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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1 c+ v# ~) V0 m8 q' f8 C2、样机特性
- {, [7 `3 a' {
5 j2 q/ Y7 b0 D' Y3 @7 z8 _0 |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。
& A3 J8 o, D+ B
/ w" T! o) [; S4 Z7 K2.1、输入特性：
7 f$ l& B c0 t7 V+ H% v, H
! ]6 j, {' x2 c% m, {, X2.2、输出特性(PCB 端)：
3 L5 }( C6 I" @( l7 _
0 ?- M" d9 y/ x5 q3 ?: N& l2.3、整机参数：
. }3 A4 S1 {" O
8 u, b2 w9 A/ r% Y2.4、保护功能测试：
; Q. Y- ]# r; @! x
6 ?8 A0 N5 }( A. Q6 O8 [2.5、工作环境：9 d; d* A$ \" S4 Y( H1 L; b
: F+ |7 J0 ]1 r; f M0 R
2.6、测试仪器：
5 P) L3 _ h& M; _
/ R% i# Y( j! Z7 B) n5 ~3、样机结构信息% U" s5 {7 |8 u
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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。7 a# w1 ^4 }& U+ ? w5 C N
1 O, T, I* z `! e5 c
3.1、电路原理图及BOM：
# U' N" c$ N3 M1 h
* [ [0 l. M5 y8 R* e" j$ l7 \- D" n3.1.1、原理图：5 X5 C8 E4 y, Z& `3 A# q+ q
2 f: ^$ Y! i x+ l, n9 b$ ^ ?' R
3.1.2、元器件清单：
/ I" q9 A3 o5 j& V
, w% N$ L) q' c7 r3.1.3、PCB 布局&布线： k: w9 W( R- u, Y( \ O+ r
: N# U' a* R2 I7 V: }- O- ^; E4 v
PCB 顶层布局&布线 ( c3 h/ S: x% ?/ W- s5 h
PCB 底层布局&布线 : ^& {. F& z% v; ~0 u6 w* K2 L4 j0 P
3.2、变压器绕制工艺：
( L9 r* A9 u4 Z2 b" T5 c
$ G; J' Z& H1 i' s8 o3.2.1、电路示意图：8 n2 Z6 v- x) x( y
7 c, C/ R1 ? t, n6 U5 e3.2.2、规格参数： w/ y5 g, ~1 p) u, W/ E8 [* P% m" K& c
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
: m+ t! G& X9 ?$ R( a0 P2 ?2）材质：TDK PC40 或同等材质；1 |: r" J) o+ S! l- v& m
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；% p* ?7 ]) Q/ i! g
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
' Y8 V/ A! d# e# ~2 p/ c5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
9 T3 A4 j1 o6 k( k1 W/ O6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
5 j7 p" G. Q# D+ P2 j+ M$ p7）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）)；
3 w% e, Z7 ^: T, G8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；0 V2 ]1 r9 I4 m5 R$ b5 U2 v
9）成品要求:浸凡立水；
# O! [3 s6 c( Y1 Q" }
( \8 G5 [! @7 H- `3.2.3、变压器参数:
# O5 J1 c+ Z4 o& X! z
) Y# M5 O$ ]; C0 i) t3.2.4 变压器结构图：
8 n7 m7 V3 N. M5 ]3 m" u
6 }* o& `% J4 ^( ?% M( j0 A- f4、性能测评
/ _0 {; B" J) R- i2 ^3 n
) A y, W2 g5 Y" N- x2 F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。
: n4 I( c1 T; x& e# V& r
1 h( _. m1 Q5 m2 l) }% [7 Z4.1、输入特性：7 T& G+ a9 D, ^4 H
5 ^3 y4 W. V9 a8 r
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。
) h' ^6 D* X3 h& E W' M, m7 s2 O( j1 h# w1 G) Y3 B* _
. B2 v- W. s3 J5 h
表1 待机功耗6 u- i' s4 S r2 A
8 I4 {/ ], k! i' M+ d6 l) ^表2 输出100%负载下的输入特性: Z: W* X- ]# _# e Z" I
. m# Y `+ v" x9 p9 ?+ \ s表3 效率测试（PCB 端）
; @. r( |1 [3 X5 ^5 T+ g
& \# ~0 i% V$ O) ?) m- g0 M" t表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）0 F* i; v7 l Q& t- y
* H+ u2 j$ R2 N, M, I% X
表5 能效等级评估（PCB 端）0 n$ G: f4 A3 t0 s0 m8 {. Z9 }% r
9 z( i O, _7 `; q( n9 g! j+ T
4.2、输出特性：
# o4 A" O5 O# D+ ^! v; y: |, |' T6 M1 B+ ^7 L8 p
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
4 D* r+ _ \) y* g* u
+ Y4 F( a# `8 u$ r* c
/ b5 s, A7 x0 q2 x, K8 ]4.2.2、输出电压纹波：# q2 D9 K, S$ q) x+ p) Q
0 ~) v0 `, v& _& z& l4 n( j( \0 K
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。
! B" V7 n, c/ @ p; E9 Z7 @7 A) H c7 @4 p0 y% e1 f* i, l2 I" R
& b; S6 p j* K- w9 z$ m
R&N @ AC90V/60Hz,No Load ) f1 W& P# r( Y
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
9 ?0 A+ ~) C7 q! b* P
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 0 `4 x8 K1 u( Q/ c2 ?/ Y
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ) g$ @5 d+ D D- g7 P( p
4.3 保护功能：/ D# @! W. f; M; U
) T0 t1 K5 Y) J以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ N% _, a& I" P z
- Z. d# s. f! o8 W4.3.1、过流保护：
# ?( c4 g8 X# a& j! p& b% ?
1 n# _) Q1 o" X0 R; ^' [! d; F% h4.3.2、短路保护：
5 f6 u" @6 s8 b3 d1 c2 b
; ^: r/ c7 Q, W- K9 o$ s3 o功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。7 |0 h2 X: h* @. a! \$ b
4 b w0 ^ f: g* Q/ H
1 W L& C% v3 x- u) c3 l3 N4.4、系统温升测试
5 C3 G1 M# }& ?. C* |0 f0 x1 A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。
7 |& n7 a; d9 F! m5 Z: A2 ?; X6 a3 O1 M w1 j# [
测试样机及配套外壳 7 S9 h- {0 _* a1 C7 R0 n
温升测试：单位℃
( E* J" q, [( D5 p: C6 ~! H5 v( B5 f$ K2 B- X
4.5、动态测试：
8 X# c# m6 k3 k0 K& n5 X% [0 S0 h4 Z$ ?/ w! E; B7 C# O2 j, u9 l2 i, Q
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。( [" {6 k5 l" u: \
: O- e; c; _6 K2 Y: i
- x2 Z6 I1 S; i
AC90V 5ms ) ?) ?% x- U6 F6 M6 O9 u1 \9 U
AC90V 10ms
1 k- x4 I3 z' T) C- C4 l* ~
AC264V 5ms # s8 j1 d7 i4 }! Q2 u
AC264V 10ms
0 N, n/ n. U" ^& n4.6、系统延时时间测试：
1 s* T2 M# ^8 |. w$ V
& L' U, Y d. s' A
4 v, Y( Q) z" A! x4 c
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
9 S+ u% H" O; z& q5 q) |
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 3 B8 n" c; @/ O' }4 _% f9 o
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 1 r& Y w# W6 ?
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 1 R6 h( ^9 E( @/ K9 @
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load % g6 u' ]' t7 U# E& Z& }4 L
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
. ^" y+ N& {# O: n- w1 R( Z8 C- c4.7、其它重要波形测试：0 }* L. ?7 q$ M6 Y1 a" F, J
3 F& ?, G8 k9 xDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：5 v! D& f+ S' ~0 x- a
7 c* ` l1 ^3 l( J" Y R* A
AC90/60Hz，100% load 0 p, P* a0 |6 d# C( B
AC115/60Hz，100% load
- l& H' l* h7 X, X0 C4 L% I( _
AC230/50Hz，100% Load , w/ W& L& a. I9 k( F5 L
AC264/50Hz，100% load * V: N4 R5 \# c; W y& k/ _$ `; m
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
$ ]( Z8 n8 A: `0 A5 ]5 _2 |
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 ' f0 H0 |- @7 {1 |% P! M0 y9 J4 z
5、 EMI 评估测试4 [+ p2 I, |5 {7 G* S7 R* `5 d# x8 [
; U6 S3 v5 I8 p |5 X" L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）. u: A. w! \. H- t. n) Q
1 n3 j# o' V$ d" k. r
AC115V/60Hz 传导L 相 8 G9 s& u0 g* N
AC115V/60Hz 传导N 相
' H4 t E" A# @
AC230V/50Hz 传导L 相 W! n- P; q7 o) H8 t
AC230V/50Hz 传导N 相 : r- ^$ Z9 A6 ?$ W9 \
AC115V/50Hz 辐射测试
) E; p% b+ [. L' Q+ s
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
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显身卡