本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 7 o0 T$ T4 t8 F9 C/ |9 e" C
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概述
S% M h/ U& U2 Y2 J+ N, p1 j
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。
" Z8 o; E/ Y, D N# D5 D! Z" W2 o1 _8 o. j9 I' I
1、样机介绍
; e5 [7 D$ |" U' ?
& I g" ?' P* c" V4 P# w$ M( l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。0 t9 c2 I, @6 ~
x- _" [) m' f
2 k e, O; \- L- p2 X4 {
7 j2 g7 Y/ g3 T
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
+ I0 L. W) W; q; p" {CR5269SSG产品概述* \ M" O# z# ?: f) \
* i5 f; t: j( ]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。2 }/ ^4 W" J. \6 e* ]
* |" [4 B5 O' z% \
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。
+ v& n8 R" c( ^3 X
9 c* e9 [4 r0 O. w/ i6 FCR5269SSG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。
+ z2 ?2 j3 q: I8 K4 s1 B" z/ n+ X) H% L* q# ] P
芯片特性：4 Q( E5 {% W v* B. Y
● 全电压范围待机低于75mW
7 T% o- Z* ?# u: D( c9 P ? {3 Q● 满足能效六级标准
" I, A2 N: j/ V. F& }) Q0 Z: ?● PSM模式降低待机功耗; }6 m& W: c- N* n; C& q( N
● 内置软启动/ _" P+ f' Y4 t+ ^: E
● 良好的EMI特性* d9 b$ a |2 w) _4 l
● 零噪声工作2 G3 q" v: c8 g+ w" |& V
● 典型65kHz开关频率% O- k S' G: q& B. o4 R
● 电流模式控制3 r9 {4 @8 H' ?* A% \4 e
● 内置斜坡补偿
3 g r. b9 |: n8 Q# R● 内置前沿消隐4 l: N1 l4 A" ]' v$ j1 t+ X
● 启动电流和工作电流低
- n5 ^& v# i. Y2 b9 w● VDD端过压保护
5 n% O1 ^6 @, K● 过载保护
) ?# b7 g& t4 B$ T● 逐周期过流保护, o7 K4 L) {: q1 {0 z8 j$ Z
● 过温保护
: L* b/ w- [% R: J4 Q1 m* F● 输出整流二极管短路保护4 M \" M3 l- `+ {9 s4 s% L' I
● 四引脚散热+ l* f4 E8 S: Y; R# L3 s
● SOP-8L绿色封装
1 h1 L S% f0 k: x9 W
' o1 G% w, a( H* ~. t: b基本应用
5 @- E$ k% p* O● 电源适配器0 x( o+ [8 u2 _5 k
● 开放式电源
6 O9 ]% K' e5 j& I● 数码相机和摄像机电源
6 _1 O. c3 l( C4 f● 电脑和服务器辅助电源
# \: j0 f4 p- M9 C+ Z● 机顶盒电源" i# ^1 ?# b: b# s+ I$ ]- L
● 掌上电脑电源 K: r- Q/ X( \$ h) r
' `( r W! h7 T% U1 m2 L引脚分布$ s6 x* d' D0 Y$ c+ r
4 d. Z3 Z( h: Z1 U# [ n& \; {) u8 h3 u引脚描述
. d0 s g& p& g; w. o, s. H
8 d9 G3 m5 E$ {0 v典型应用1 T. Y0 c, d9 g$ Y/ _
8 K1 Q$ J, b3 M# t6 p; v0 O( b
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。
$ @ q/ T2 M6 u( t- \
. O' |- C+ K. l* X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。
6 F+ I, Z3 j M" p& u# F2 v
/ y' f% l- w; g# w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。) [- h* m3 b7 j3 B
8 N: e [+ V# l- ]' J; C( W( U2、样机特性
& J) ]* v" e$ z2 M4 O
6 Y- I8 W" p/ O0 l) U) |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。' s9 ?4 a2 @' R! k9 v, M( V% a+ C: K
8 j/ r0 {: @$ ~: K C
2.1、输入特性： b9 c, B |3 _. T+ O
" e8 W% ~. O) W
2.2、输出特性(PCB 端)：6 s% j' Y6 Q* @6 L; h4 R
. Y6 E& y% @! @) [/ c2.3、整机参数：
& r) V; {3 a4 c' n0 b$ P( P
7 R; h; ]: D; t, _3 Y8 V2.4、保护功能测试：
. P. O o1 s4 n4 }2 c
3 O. U4 H6 e$ P* t, k4 O- Q9 x6 ]2.5、工作环境：
! m" J8 i$ F8 M- C9 d7 F( C8 v4 q2 C! n
2.6、测试仪器：" j0 _& o: q: F( T, ^1 F L
* ~3 J, {$ {% V/ X
3、样机结构信息
. l. K" j( }5 O0 H: ^
8 O7 J# V; E- z; ?+ M2 \" A* `( k9 B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。' n1 J' b4 [. F2 J% a( c
: i) w3 J1 D' U* X3 @3.1、电路原理图及BOM： b2 b9 y0 @' m3 ^3 X
% q3 F& \' o$ Y' H+ i
3.1.1、原理图：
# u7 u a2 U( ]! H) t: [0 e8 [- H) y/ f3 |
3.1.2、元器件清单：
# q' I4 E+ |9 @" M4 { C9 \$ _- w) G0 H- i6 f* `
3.1.3、PCB 布局&布线：
) K( M& l2 F4 m- D a- m! r4 M! j2 M% k9 e' R
PCB 顶层布局&布线 $ s( {5 s4 S: F
PCB 底层布局&布线
3 \# | S3 b9 `' a3.2、变压器绕制工艺：
: j j+ G7 J& r( p9 j: M y
. \! D. f B! o! |. J }3.2.1、电路示意图：
+ L3 ^" \6 t* X5 N* l+ N7 O2 c, x4 \- L$ B0 L0 Z# U
3.2.2、规格参数：
# x9 h2 |; k) S2 E3 ?$ K1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；0 s0 h, {4 _. \; C
2）材质：TDK PC40 或同等材质；( |/ K" m$ E7 L# \# _! `% d8 a
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
2 g. S) G3 O& D/ Q) r+ g1 r4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5 Q4 @, l7 c4 A9 ~( ^8 t+ t& M5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
. O2 ^2 Y9 n4 i3 v; n6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；2 T, i- S8 Z& ~$ T ?
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 I( W2 H0 I$ T+ y; ]8 g8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；/ N( Z) L& y9 k7 J, K7 R/ w+ b& V
9）成品要求:浸凡立水；$ f. H8 x5 I6 s3 `9 H2 I3 L
, B! }6 O9 w! u3 b2 ]. _3.2.3、变压器参数:
- ~, _% P {; i3 M1 S: S+ e9 C5 [; @, P) _( J9 T* x7 P+ P) F. x
3.2.4 变压器结构图：
! D3 S$ j4 H9 r% V* w/ t; `
+ N6 Y: ~5 C% u4、性能测评. [7 G3 T# b7 z9 H `
; z9 `( k6 h2 ^0 }* m, j
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。
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+ D+ c$ h& g/ A& }2 R6 F4.1、输入特性：
! o/ N1 \# E0 D/ }) x! f$ J( N% M3 b( R+ v
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。
' z5 s- K# e, K2 G2 C8 d4 l! {
, R$ B0 Z4 |% @. n4 a/ C/ B' L, }
表1 待机功耗% b; X0 Y5 g6 u) m& p7 t R
2 I0 D% a, m! M* X) j1 Q; b; _
表2 输出100%负载下的输入特性
& _$ p! s3 Q) x1 q8 R4 `& e* j
1 C# Z! t8 z2 Y& v表3 效率测试（PCB 端）
+ i% g" m# \0 u
t9 R% l2 M( m5 A. g6 I表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）! ]( C3 g& q9 F0 m4 B/ Q% r
& x4 r3 D4 E* V, l4 f9 y表5 能效等级评估（PCB 端）
8 o r0 ^/ j- J3 N( p2 q$ K( e4 ]( p& m8 b0 Z0 {# h* r/ K) h
4.2、输出特性：% U8 _. G% O# k. F7 o) L8 o1 w) y6 g9 f
" V. i: y p" c L# `1 O" Y& _' G
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
2 x6 ~8 d; Q" Q% ?* X: X3 {6 b! m
# y& ], { b6 m; b( V! \, x( P# q! f' U4 F$ N6 V9 B; B
4.2.2、输出电压纹波：
( [# t" Z& G& L( h
2 D/ M1 d/ o: d5 Y5 X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。
- z- U: n# `& S! k' Z% ]8 J# U' {! D) }
5 n2 X- C3 v5 n7 @# R# Q, X
R&N @ AC90V/60Hz,No Load " I' D( i0 d0 q
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
" K2 A2 o7 b8 p; `# t
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
- K2 O+ U. Q g8 b. R8 i' z. u
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
4 U. q1 u/ f: n9 W4.3 保护功能：
5 t; ~6 O& v% t1 z* T0 F3 l& P
! C ]- V; {' {以下涉及过流保护、短路保护的测试。
Y0 J4 S+ a( R; ]1 w& q$ Q G; A; m* E" M# D" F5 C
4.3.1、过流保护：
5 ^/ x5 g2 _$ D! K" B9 D
8 T2 u1 R' |. P6 w7 s3 g7 S4.3.2、短路保护：3 E9 K B" \: z9 C% O1 d. k
X- K4 O; N* {$ E
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。+ D$ V! x( { s
. t4 A7 O$ W3 E% J3 t# E1 A% S
9 {" l! l7 j9 p) [; u3 }) h7 I- A4.4、系统温升测试
7 P8 O- U! F5 u2 N9 _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。
; X! q' x9 R0 D, k1 F# ^
+ M/ o! ]* E: l测试样机及配套外壳
8 a4 w; b# _ h温升测试：单位℃
+ _7 X* `$ A0 L, E
# D- y" U3 k% ~) i D4.5、动态测试：4 J2 L9 K, {. ~
+ z- v, u, g' B: G, t( `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。
, P3 E7 m/ v. X; s0 }
0 D+ s# `1 m( N& l0 @
" d$ _, h& b7 `% q
AC90V 5ms 5 f: c0 _4 P4 b9 P% `/ s
AC90V 10ms ( O2 g* Z& `" x: F* [% y
AC264V 5ms
/ j' |4 ?; B3 T, F
AC264V 10ms
; A2 l# t% }+ G4.6、系统延时时间测试：# w0 b: i: k6 u& O1 \ S
$ y( G$ Q$ q- H! I- f
+ v+ w$ @4 v0 H( E
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ( \+ S, r! n) {0 Z! ]7 I/ K) M
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
9 A4 I) e% L. e5 K" P/ n G
THOLD_UP @ AC100V，100% Load ) x; T, j. @- I4 U: M
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
$ |. k* |7 ~/ m
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load ! i$ C. r$ \/ Q1 R( M7 {, Z, Q- P
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
8 N) R9 h) q- S4.7、其它重要波形测试：) w* S) C1 G* P9 G! [/ n e
! j3 N$ y) Y) b" _1 e; }3 M% tDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：1 O3 ` E: m' J( L! F/ z
* C% E( u3 \, i) [$ y$ s% ]
AC90/60Hz，100% load
8 m, M4 `$ M3 P; i+ p2 }/ A( [1 F
AC115/60Hz，100% load , S3 _2 J5 k+ V' X
AC230/50Hz，100% Load
- L% ^- N) }+ l8 \. u, g5 l6 {
AC264/50Hz，100% load
6 A( \! H9 J, F* d% F; E
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
. Z6 W8 w/ B6 b5 D
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
& ^7 V1 i# ^7 ~1 f$ O% P- C8 I; Q5、 EMI 评估测试$ z) `# [" i. I) B# `$ U# u
8 _9 U7 o" f9 `; m6 d# m& d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; F& n7 I0 E8 G" h* A' Y) b7 T4 W4 I
AC115V/60Hz 传导L 相
" b7 T- u1 b6 y
AC115V/60Hz 传导N 相
4 D9 G5 }7 e+ h Y. l' |
AC230V/50Hz 传导L 相 7 a. H7 W. ~/ W4 e m$ |0 j9 G
AC230V/50Hz 传导N 相
7 b. [, l4 [3 A3 _) L ?
AC115V/50Hz 辐射测试
& U# k" F7 O( [6 ~" ?5 M4 @
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