本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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! A" f' |/ t, L3 h/ s9 ^' X: G4 R概述6 D) X9 o. A: R1 R4 {; P# D
$ a. I0 U7 @7 {+ @* F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。
2 k O6 d. w) o# Z" `( W( C s; {
: v' F4 r; N6 ~1、样机介绍
9 w/ b6 k, V9 U
* L3 Z: F$ Q" }9 _: f) m5 D" C. t: {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。
, _7 a! n0 ?8 Y6 Y6 W0 n0 `
& Q! P# f, p# @4 c, T# o, V
: f: m) m: Q# @ K* ~" `
! G9 h1 J3 d) r( M9 g* r; @, s0 X. k. f. K
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 3 `$ P/ ^6 e2 ^+ b6 U( F
CR5269SSG产品概述
6 h' T( I; z2 ?, L% h+ c/ ~
: \# u. v; }* oCR5269SSG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。# Z; O6 c+ z$ |# X" T
( `6 k0 L+ X' h; @, r& w0 r
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 ]% V; P% D+ N- E% J- Y& _
' b! h6 c1 {( zCR5269SSG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。
: H5 _) e0 g' p9 U+ G( J. N& p- `( P$ h1 ]: g! {
芯片特性：; S5 L7 j2 J4 c) c9 `- r) ~
● 全电压范围待机低于75mW1 n0 r R0 o0 ^& D# N7 a
● 满足能效六级标准
& P! ]% W9 R% R0 K, o● PSM模式降低待机功耗
6 u7 |1 T; `) [1 X0 \ E● 内置软启动0 E, T3 Y. _" s
● 良好的EMI特性
9 y) G! @9 ~; w- [& w- h Z● 零噪声工作# d. l. I" ^2 h
● 典型65kHz开关频率
9 [5 `* ]; @3 F$ w0 s% P. ?● 电流模式控制
( k- p# m: `3 _8 }● 内置斜坡补偿8 W& J9 ^$ U6 s! o1 S
● 内置前沿消隐
8 z" @5 c! t% c7 K6 x● 启动电流和工作电流低
/ T' w# |6 J0 f5 H● VDD端过压保护
0 d7 i+ P9 {2 k' F0 {● 过载保护
+ k' l+ }# M1 Y# Y s% o● 逐周期过流保护
/ h1 a( I) e" W* e( d- m% g● 过温保护4 {/ v, T. \9 L& Z% M
● 输出整流二极管短路保护
( M9 B6 j9 }! A0 ~ `; {" ]% H6 k" D● 四引脚散热
" F6 ~. U W; U$ I# Q2 r( H● SOP-8L绿色封装% b9 O1 B( L8 I: N" F, O
" t+ Y6 G. ?2 }; u5 w基本应用
) d0 I" |: h2 C( k/ I0 \, B; Y● 电源适配器
7 _4 E9 F$ Y) F8 j4 B● 开放式电源( {9 _8 q [/ T% ^. ]- Y
● 数码相机和摄像机电源
4 q0 ]" f" j. m0 N3 W4 y( q● 电脑和服务器辅助电源9 C/ B# U! I+ Z* g
● 机顶盒电源
( b) O5 l" S+ R' f9 }- h● 掌上电脑电源
3 a% v; p7 V% m( Y" w- }0 o3 o* v/ | r: L
引脚分布
9 F, b/ x' q, r+ [( I; I7 b/ n5 B C b9 g) ]" K
引脚描述2 a$ }+ W/ ?' s8 J$ f: B$ r1 _, x
- [# j, m. d' e: y# f% h4 {( Y
典型应用
) }+ E; ?0 m' ~# B) m, c
" U2 M8 }; r* u% C* s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。4 N0 [' E" I* X+ z
7 x" n3 P8 s6 N! s& Y1 J
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。5 V0 {2 y$ o0 M2 J
- J" n$ U$ ~" H6 P7 l% 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。+ @) O3 Z( l, p6 }) G+ e
& T8 X O1 e9 f# U% O
2、样机特性. {" E3 P0 q) G, a
# g$ g1 t! ~' d) e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。3 k: j& u4 k7 L) }* S j
( ^: C3 h" y- n- P7 O$ m: K3 W2.1、输入特性：
4 k$ K0 }: J+ K5 r0 `* d+ `) J, L9 J8 n0 k6 L9 d% O4 [8 Y
2.2、输出特性(PCB 端)：5 r4 L M) f. |1 ?: g+ b) w+ {7 O
9 ?! B2 U6 i8 m! w/ X3 ~1 O2.3、整机参数：
9 Z0 R: ~ G4 a. V" Y% f5 C ]7 R4 C/ @, e: d B
2.4、保护功能测试：* i4 p6 t% p+ W1 L( h5 z4 Q
1 @% \/ g/ M9 V+ u# ?( Y
2.5、工作环境：
- ]* i+ j. n' ^! C5 D/ r7 G6 q0 x
2.6、测试仪器：7 N! Y8 S# d u) v9 @
7 ?" a& [" B- M2 m
3、样机结构信息
3 j4 [; f- n7 S4 A% E+ m; d9 b8 W0 d/ t% X% k% U0 F
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。
+ {2 F% [* J* z- l
, c. O$ L* L$ m8 j K0 Z0 q3.1、电路原理图及BOM：
6 d8 _6 y) C u* P
/ |, o7 x1 e6 r! R/ L8 l$ c3.1.1、原理图：6 ~ \$ E& c3 p5 l1 {3 e
: |0 o8 F9 ?, ]4 D7 B2 c4 A; a3.1.2、元器件清单：
! W' Q7 y9 i2 d N& |9 w+ l1 |9 Q- e4 U* o4 ? W
3.1.3、PCB 布局&布线：
! y; Y& n5 G! E% X1 \$ }# i
. F. g% h, D2 w/ O' X9 a. a
PCB 顶层布局&布线 5 Q" B* F. c; s
PCB 底层布局&布线 / q. O h$ N: S0 r) ?! H6 ?! n
3.2、变压器绕制工艺：
* H* n) t6 ]6 V2 i& F; k; B6 J4 t8 U' g6 S/ R; ]
3.2.1、电路示意图：; G; M. |& n9 G" F- x7 D6 B
* l4 v+ n+ Z0 i4 b7 O+ k3.2.2、规格参数：5 O- F/ D6 t- T2 R: l2 |
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
: q' c3 D3 Q' C/ D- q% H! Y" ]2）材质：TDK PC40 或同等材质；; G4 X3 C% q5 S9 E0 a
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
$ k# o5 g: }7 T; r! F' d. y4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地; l% V% v: w' Y% T, M9 y
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；! B5 R% s/ ?6 Q% X+ ]
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；+ H4 t" m3 E: U7 X+ K1 P; X
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）)；7 `4 a- W) a) C( r! i
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
' p' q, y0 v% a7 X+ |. A9）成品要求:浸凡立水；5 i* u* ~7 b [ v
- V' X9 {$ u! N. B3.2.3、变压器参数:2 V9 N3 [8 {: @* J2 R) p9 J- n
, F5 N3 O7 _; N# l0 h5 \
3.2.4 变压器结构图：& b1 ~. B; V+ H+ J
2 \" Z0 Z% V& W* [' H
4、性能测评
( |) i5 V6 \8 r/ p* H/ m2 A; N
% p* @" _) } w7 Y0 P1 r6 M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。
0 |" i3 ]7 C6 O6 G2 K6 d
# f! W( X5 }4 h9 l. o4.1、输入特性：- ^0 t5 g/ W; q5 f L& q% E* M
4 _6 ~( x1 P3 ?" k3 L# B
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。
2 |7 Q6 D3 e" }7 w# n( }$ ~/ J
0 g! Z ^( g' p8 f& n8 ?- }& A* n- o: R5 q$ {/ d4 [( L" Y$ `4 r
表1 待机功耗
% t: U' a4 ?/ h& o X+ G7 m1 p4 n# D1 L# r! u2 D
表2 输出100%负载下的输入特性5 o" D9 X' `" {/ r6 y7 \- C- T
. k/ X X& k% T1 ?
表3 效率测试（PCB 端）
# I6 `7 p: B% B; q, }- m: w; e7 e8 b. p7 [& p/ J
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）: [1 u) ~* H) n3 y$ |& W# z5 G H
- Q5 ]+ ]0 H0 Z5 `; b7 E表5 能效等级评估（PCB 端）. o6 {) ^: ~' Z
4 c. U. K/ ^6 W* i: Y: o
4.2、输出特性：
) y4 L6 L2 P; i8 N1 l1 u/ B1 S) V& ?* ?( S* b, O% y
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
; x. V$ ]+ O# V* a; `, c; t, L. @# P8 K6 v, a0 g9 ]
* j( f. ^$ h$ U$ W8 V9 g4 `
4.2.2、输出电压纹波：+ N9 g6 t: B! D7 ]
O/ i' D+ r( p: Z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。+ a# e" Q" V* } J0 `( v2 d9 `, `$ F* v
3 e+ [, n- U6 ?% {
8 P# H% v- Y3 c& f, V: f
R&N @ AC90V/60Hz,No Load $ ?: J7 ^8 ?1 I) ]8 i' ?! j3 C& \
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load % q ?' @: C7 v8 Z
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
; V8 M0 ?/ a+ v
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load : a! `: u) r& M3 x: R$ g
4.3 保护功能：$ G/ T( I: ?, M! N5 G0 ?
0 X2 @6 N! j* v3 N. } a1 z
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
H0 t4 |5 w' } e) U! T! E2 @" Q) s# g$ P' `" s; L
4.3.1、过流保护：9 g. q. W2 A* V# a _" E: N
' U, ~) x1 U1 E+ [7 e- R( C4.3.2、短路保护：
' t3 u% }5 K% Y! T$ g5 t( v& e7 O+ r# }5 |* s9 O% A! V; m0 j
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。0 O W) _8 k. q( |8 g7 h2 @/ Y
4 E# S3 ~; ^* ?9 i
# _0 M! a3 i' ]" K* _+ m4.4、系统温升测试1 V5 W! L& M' i; B; d' U
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。
. p5 `3 i* |- M6 u
7 Z" b7 T2 s. `! [) y测试样机及配套外壳
* y5 R. |+ H. R# O+ q! c* {: D) l温升测试：单位℃+ x8 g- }2 e0 w' W8 ~* a5 n
" z$ O1 c Z3 z* N4.5、动态测试：
% _5 N/ Z4 t! P: R J6 @/ _) R
2 W+ g7 `5 s) h* r9 C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 P5 h, F! e9 N& l
3 w" ?1 w! i# w% O
6 g5 R6 p. q( E o+ j; p/ }
AC90V 5ms ; Z) H2 o3 v% d; E {
AC90V 10ms
1 e1 z: _- G C s, C0 |& ^! I3 i
AC264V 5ms
+ Z# J# a. s3 _1 N' @& m( p) L5 \
AC264V 10ms
8 {# ]/ B6 a1 s; a4.6、系统延时时间测试：
% N4 s3 p. N* A4 N# C3 X" Q3 g$ g0 N: d; { _, V) T/ m
3 Z5 F/ W/ w. G3 p
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 0 E7 L3 K ]1 |( z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 5 _- R3 A' Y8 B; R0 ]8 _
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
7 j: s6 h5 v$ g
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 3 W/ ~' j; a: Y8 J3 s; |, ]
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
5 [* w- f' K! C% I# \
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
, {) h: A2 W" ^1 i4.7、其它重要波形测试：4 Y: k/ l4 d' M5 R
, F5 v- V2 p* }1 dDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
4 K$ ?& C1 T1 G) }+ v0 [6 Q; Y* _0 y3 z/ I
AC90/60Hz，100% load % L+ n. {# b% y) R, e9 Y
AC115/60Hz，100% load ' H: p4 z& F6 R3 H5 f A4 Z
AC230/50Hz，100% Load - d; Z `7 w. F7 f. X q# t Y/ R
AC264/50Hz，100% load / \/ k# _& N" g0 g8 z# v- m
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
. q( n2 p- ?& ~* m0 p1 l2 q
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
" `) s3 J# \* S& _0 R$ M( p" e4 b" s5、 EMI 评估测试
$ N* X6 Q! l/ g% N" y
' `( v( u% A) E/ K3 o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）, l5 O6 R8 Q2 |, q, A
3 f- H/ a/ `6 l
AC115V/60Hz 传导L 相 ; n1 N; \. _' w+ } U- L
AC115V/60Hz 传导N 相
/ Z" j7 w$ T4 l: h
AC230V/50Hz 传导L 相 + b! ]8 j! T0 g5 H# o: \
AC230V/50Hz 传导N 相 7 O$ [% V, M& b2 u3 B! G; [3 R
AC115V/50Hz 辐射测试
8 _6 K$ D* f E2 T) n" 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
变色卡
显身卡