本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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概述
) L, h/ S; I1 |. w$ E. O; d$ J5 ~) k. v' o' S) d8 {" e
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。+ ?; X" A+ L! } f
8 F" m, Q$ ?" d% ?8 s
1、样机介绍
* }$ r. b0 S# Z1 W+ Q: n6 X4 w/ ~: S+ f' h% E5 I
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。; `* _4 g& N# N0 ]0 k( @
2 X* K1 r! k$ @$ R, J0 `
- a0 D' P: r$ p& f V
+ \" C) U9 h( V3 D+ p& G
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 7 v5 |7 |3 E7 r1 G- t! k3 i
CR5269SSG产品概述 ^% D2 @ Q9 ~# M0 [
1 ^ ]; a5 {; N3 G2 G" d& 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。
6 [ Q3 |" A- D" n1 B+ W4 r; J$ f% l" x) F! @6 C
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。" k2 M( {* ^/ a
7 Q3 n! a3 ?/ M1 |# z- ^/ LCR5269SSG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。
5 {- J( p+ {1 p# N8 F& l
- [7 f1 H* ~6 N1 q芯片特性：
' |2 @5 _, _% p# ?8 `: R1 x7 {; h● 全电压范围待机低于75mW
( L9 y( `& a( ~● 满足能效六级标准
1 N) @. n' ]4 S' l* _3 G3 K● PSM模式降低待机功耗
. u& Y g! g) y6 b● 内置软启动
2 K6 k% G4 u! L& v; ^$ Q● 良好的EMI特性; M% h+ O, J1 K& c+ ~
● 零噪声工作
F: e! l; [1 G- ?' {, m● 典型65kHz开关频率
4 a5 V# E% o9 k$ Q● 电流模式控制; f$ F, c7 [* d
● 内置斜坡补偿
Z1 a$ a& K0 D% O" K" p) @● 内置前沿消隐! Y- l* Y0 M; N" T% Z! T i
● 启动电流和工作电流低* G2 e" U! j8 a% L F2 M6 ?
● VDD端过压保护. m0 C \) b' H# r- d
● 过载保护# l7 f, r+ B; ?0 f" L2 M% ^ N: e
● 逐周期过流保护: Z+ A1 R8 F% f8 B2 D4 W9 E
● 过温保护
( R' X9 p! F5 p2 o5 Y● 输出整流二极管短路保护' {' B4 x( J9 D( y$ P7 J$ p8 m6 F
● 四引脚散热
! J1 A1 Z. C9 ^1 Q4 l! J" D7 w● SOP-8L绿色封装5 q9 ]( A; M. L# T. ?) ^
% S9 f6 M4 B' Y3 d$ G3 X
基本应用
' s/ `9 o: y% c- S' f C4 v: i9 N● 电源适配器7 U" f9 b; o# ~$ ~$ j6 V# A; D9 W
● 开放式电源: C2 \+ c6 e$ Q& y! G. g
● 数码相机和摄像机电源
) W5 h T4 Q# m. n- g● 电脑和服务器辅助电源
- `9 k8 F$ B* d+ [4 h1 G \; }● 机顶盒电源+ D' ?& ~/ z2 Q" @
● 掌上电脑电源
; x, g5 k9 O; r0 @0 g* L2 W, x( g8 I. p1 p4 V4 I; w
引脚分布0 t" {7 y) Z4 d/ M
) {" y. q& m6 w引脚描述( X. _4 _% k; E& Y7 Z2 L. I7 I% x+ I
|6 \$ ?7 Q0 @典型应用7 D9 U/ L! B5 o7 q5 H
) n( b! c% m" ^! g
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 X# [ n2 H1 u8 C8 q$ [3 d, Y
" e; i. U6 V6 G1 k" R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& K+ P0 y6 A0 e
* z) d4 d; R+ o g$ |- R3 g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。* Z' ]3 P+ V' \; p( r
; D) A0 ?2 u9 N3 e5 ?% ]6 O/ e
2、样机特性
5 {6 p2 ^% \# d6 x; I
$ T! S3 b5 b! k. P1 z2 d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。% g) q1 C- X1 b+ _( d V0 s x: _& A/ j
/ R4 {0 l+ f4 v) U2.1、输入特性：9 @2 f( I9 x4 ?9 i+ c4 `
7 Q8 k5 c" Y: s) b
2.2、输出特性(PCB 端)：( t% X( k- m, E; [0 d9 ^7 o6 N
- v' A, s( j4 Z2 ^3 |1 v- o; T) u2.3、整机参数：1 r9 ~9 k% W- K
3 P2 Y) v! I% @0 P8 Y! v* h; N2.4、保护功能测试：0 u0 ~' |4 U3 t4 M5 j. }1 A1 C
/ F7 S2 V+ |( R: x2.5、工作环境：
( h' E. j" ~# F; ~
& w4 c1 A/ h0 S0 \% ^& H( ]3 E# |2.6、测试仪器： u; E( m% I" X9 L0 T) g3 Z
/ d5 e; `$ E8 K! ]) Y; d3、样机结构信息
6 x @5 S! g# |. a: s. y
" ^0 |* s+ g) y6 \; E* @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。
0 ^; W+ J" K) f# B6 Z! W
3 o* R# c$ N* S( \! D3.1、电路原理图及BOM：. @: ]5 r# T6 h: i7 d
7 {" \: j0 U* m
3.1.1、原理图：
- ]7 k. O+ u, H- O) K# K
' i; [# a0 R2 ]+ j0 |3.1.2、元器件清单：6 H- U- p$ m' {) Z6 G
) O. |7 @, K! U a/ Q! z5 W/ P3.1.3、PCB 布局&布线：
* Q0 L' ~( r/ b6 F% a: }# _) f b1 c% W
PCB 顶层布局&布线 ! M( ~3 W4 K1 E, B
PCB 底层布局&布线
2 H8 R5 z6 y' T% q/ w3.2、变压器绕制工艺：! g3 _" j1 }* e2 p+ P; r) F" B
8 {7 g1 x3 x: @9 X
3.2.1、电路示意图：- X- H! x/ R# ^7 T% j
- M; b+ R4 b) E6 ?' e* ^, d& O1 D
3.2.2、规格参数：
% z+ u' F! j- ?$ i, K1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
: Y, @& w' D" F3 d2）材质：TDK PC40 或同等材质；7 F7 |) F' u$ A, x# w# W8 [
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
Y! c+ k6 K% E& ^4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
+ P, n! ^( X3 L# a$ @' o5 y5 S7 d5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
0 M' [0 I; k; W" @6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
7 ?2 j1 x1 {( C* ]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）)；
6 O5 e" M; r B, w8 W1 W( {8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；% l( w5 n: ?# Y$ g4 t
9）成品要求:浸凡立水；
+ ?. D9 h) Y8 |& _$ u/ I9 t2 i' x3 m' x' E
3.2.3、变压器参数:
: K5 T" x Q* ~ C9 {3 @* K7 I# B {$ o, s: o
3.2.4 变压器结构图：
2 c: q" b4 o* I' v! w0 t9 W c$ \7 Y. G$ E, g
4、性能测评- [( M6 r! ^' {5 ~/ ?4 y
2 o. [) D1 n% Z8 @& o% @
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。
) U+ k% d" Q$ @- l# v# w' c0 j% w% v! y, u- x5 V, V
4.1、输入特性：
1 R3 u4 a/ P$ P8 U l4 l. B0 B L3 @5 v% h
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。
, U( O$ A$ q% T! k( O
. I. r& P0 e2 j% T( a+ b% Y; c0 b" a {" G% ~1 q) H: V$ o
表1 待机功耗+ a6 X% M+ N2 V- n
- R& @' d8 N( w; }* m/ g- R$ d
表2 输出100%负载下的输入特性
4 Z% c$ A. ?# I' w J* I5 x! J% i
; s, y# X' Y; t- R" f' u表3 效率测试（PCB 端）
1 X: K, j. P* `4 T4 [& `) ?" w! f( }7 c+ s [1 R" o! B3 R
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）( v4 B6 d* A/ u W! o
2 q4 c" z$ H1 o/ a/ x
表5 能效等级评估（PCB 端）' |5 Q8 y( U9 L8 V' n: ^0 M
, q! q$ O" O" d2 }
4.2、输出特性：
* \% r1 h* ~1 B3 L4 l4 L
4 K0 w3 @& D6 B# V4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）; w' Y# O$ v: R: q
+ {5 Y, K& l- k+ U; n7 W; F" X7 R$ s
; ~' u; f# T, ^- W4.2.2、输出电压纹波：
4 P% Y! m; m, {* s. q
7 A4 {+ m2 s7 V2 u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。
. l& W: F4 k% f4 O& D- k; L( r+ ~0 F# v% ?7 J5 M1 ^5 }
# A! @2 | P; w& V8 ~; i
R&N @ AC90V/60Hz,No Load : J+ _! U6 u7 I3 T
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
( b' o0 V l! [' j$ W3 I9 F
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 3 ^( A# B/ u7 T& ]* V/ s& I
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 8 D# o& n! h2 E' {. @
4.3 保护功能：4 }1 }0 K" [" s* K/ I
& G) d9 i: O f. M% ?
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
5 p6 O0 T; n6 G+ z' q( s! s7 L7 X+ }7 @: `5 A9 C5 O' [8 t. z- I" ~$ w
4.3.1、过流保护：
/ @( W/ @' o6 H* P H# S* T; l3 ~9 E! U& g& @( o
4.3.2、短路保护：
. o" z/ B3 ~7 |' J8 }0 ^- E: Q, S- n
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。5 L# F0 x& i4 \4 m4 p7 |" i
5 C# t) F" y8 \$ n+ v
, ^4 w. q S. w# a$ q4.4、系统温升测试7 }0 n7 V6 Z1 }2 k; w6 G
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。; J8 t- w6 }. i; A9 q
& H; y- S# z9 B; {+ N9 ^
测试样机及配套外壳
- L' t. w; c" b! j$ w) X温升测试：单位℃$ f9 `/ {& D; [" N& \% Y
2 ^6 b5 v4 v' M% S7 T8 X4.5、动态测试：) {# ~# f' s8 b
9 z9 l# N" V: x$ Q( Y' b+ m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。% v8 v9 H" M% Q8 D
7 E; s2 D/ X6 B @# @. J
4 {0 _- ]; z8 m
AC90V 5ms 9 I! s; n& r8 T0 A
AC90V 10ms 4 {' |& e7 @% P! y4 M1 f
AC264V 5ms
8 h( e* `0 o& w8 {0 i
AC264V 10ms 6 i0 }5 s3 ?3 k1 X5 G
4.6、系统延时时间测试：0 o/ h; m* N8 s1 i R
( k3 j$ @% o; D: N5 N, }& h
7 s9 y4 K4 q+ m/ t
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 5 H/ d7 j' f# A4 v& z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
) p# k; P7 R, U% c) _. a' Z
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
" L8 k( l# q0 X1 {9 I2 h
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
1 f1 J5 b' P8 Y% C
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
2 R" f+ v# N, e4 W* D+ H% r
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load ) |0 A" R( _7 T' n0 r
4.7、其它重要波形测试：; T% }* z* s& Z% t: k/ T5 [
" Z9 D! I, L% _DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：" D: W$ r" }+ ? X3 ]
) x9 a; q1 \& m# q) U! c& S
AC90/60Hz，100% load
$ _: V4 O! L1 s! B% r
AC115/60Hz，100% load 3 A7 Z* M* ?( b: a# A2 G
AC230/50Hz，100% Load + w4 g; _+ ?* @: W+ e7 ^
AC264/50Hz，100% load
! Y$ k+ o" Q* e F+ d% D2 ?
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 4 R( u/ ^% K7 Y/ ~# {6 H2 M3 B
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 $ X! a% b: r- z0 O2 u L
5、 EMI 评估测试
1 y0 t" n% h. R1 w2 ]% N/ U, j: c' z5 T( [! v
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）
# [' [- X* H: @
; o4 V4 t- ]" [) c5 ]
AC115V/60Hz 传导L 相 . Z/ m2 N+ k/ j: W7 g
AC115V/60Hz 传导N 相 8 t! w. B* e5 O9 k& `# O' D
AC230V/50Hz 传导L 相
7 @3 q; C {& Y: D: Z% v
AC230V/50Hz 传导N 相
9 G9 F$ }* |; M: e; j
AC115V/50Hz 辐射测试 % X1 i# T6 `. ^ K. D
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