本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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# Q* `0 i' J T4 h概述3 I( R2 y" p. b9 u; a+ e
/ y+ Z4 y) N( V; {6 Q
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。# D( e: M, x. s
2 m9 V9 z R f; j$ g W
1、样机介绍; `" J# e h* ^# K) C- [ t
& m2 [$ s" |6 Z% \: 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。
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7 \4 L# C/ s+ \+ Q) `
5 L# ^5 P6 _5 w, T
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 2 T; X' ]' S" ~$ l" }' }0 c% O
CR5269SSG产品概述
, R3 `4 S2 z# a, ?0 n# \# i. r0 C( R+ k9 v
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。
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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。9 D9 b* A: n' C. c# j
; J1 H _2 z9 k4 e9 I
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。$ H/ F) P! w6 X8 ?
, `! k+ D. _: @6 C. \# x' f+ x* g
芯片特性：
" m* a% m5 O# k3 N5 R) x● 全电压范围待机低于75mW' Q3 c! g: g) E. Z% M s6 c
● 满足能效六级标准" o" t2 H2 C; G3 ]" C+ w
● PSM模式降低待机功耗# z0 J3 Z4 B0 S, t7 g1 t E
● 内置软启动
! z) D& K: w- f; Q' f" ?● 良好的EMI特性3 y" L) ?7 h7 `3 @; n" v6 k G9 Z
● 零噪声工作/ ]0 u) k: Q3 U' S
● 典型65kHz开关频率
% o' j0 V: ]% {- \+ P● 电流模式控制
( @3 k3 _) U1 b9 b U' w f● 内置斜坡补偿
' h6 ~7 `( Y" C# c8 r0 K● 内置前沿消隐
7 y& Z* v) \! f● 启动电流和工作电流低
" P0 I2 z! p N2 s9 R' B N1 X● VDD端过压保护
7 d; K! M) r, v+ e● 过载保护
4 k9 y" z7 h) v( U, p' c● 逐周期过流保护! }0 J9 Q; d$ G1 @
● 过温保护1 ^' H# \, S2 S! \: `6 Z
● 输出整流二极管短路保护
3 m, l, y3 K6 f9 l9 J1 \● 四引脚散热 g1 p+ e( D- `( H2 V( j4 }
● SOP-8L绿色封装4 w$ E' u( s! j. v4 m9 [ n* C
; i" L% t Q% Q8 H& M7 j8 z$ M) R基本应用
4 U* Q( u: L- n" U1 q% T● 电源适配器9 C( r5 n0 A- H' c, f! V
● 开放式电源7 z j! z( c, g/ j
● 数码相机和摄像机电源, o9 c4 L4 N. z
● 电脑和服务器辅助电源% H; J# n5 ?, r: F+ ]
● 机顶盒电源
+ r" s' j/ u" y; L; C. [● 掌上电脑电源! }5 }+ D% J: f; b+ P5 F: V! ^
6 w& d8 e, S* }- \引脚分布
! F6 \: ^" O$ s! W- T/ p- l
7 e$ ~( n. V6 v) u& B$ T引脚描述
, j9 B/ w. c& W1 @0 |
7 A: I" B$ R/ F8 \* E典型应用
2 W+ u" N) O; Y& y8 s/ o
7 e S# d8 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。; B" ]7 u/ x, F; p! ~
' {( q( G9 i, n2 j0 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。
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" _! s; x5 B# M0 _ ]( L# I# n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。
" x- }/ T; E0 u, O. c( Y ]; V2 M
' H& r5 j0 E2 s5 G' `2、样机特性
0 |9 J1 _* q3 f6 m# ]9 T0 V! P' K* x' f c* T" c+ R% 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。" x k1 d' f9 W0 w, Y$ d
9 n4 u$ O! `5 _! {2.1、输入特性：
+ X* b$ e% ^* l, k' b$ z( F
: D- p1 s* J5 A) T2.2、输出特性(PCB 端)： t- k7 y$ Q1 ?1 E) {2 ]
3 A+ ^- Z, F9 _# m. g- a
2.3、整机参数：- ?% r- q/ V8 W7 w! w/ M/ N
9 `' C: T& t9 W/ u6 e- P1 W
2.4、保护功能测试：, V: V5 H/ @6 R4 e. @! _0 H
7 `: v* a! Z+ m1 l& e- |
2.5、工作环境：
5 O3 w% v. |" h6 ]' b( d# r
% [, a& j* q8 ~4 T5 o" o2.6、测试仪器：( D" G$ b5 J# v
/ ^; x- h, c$ Q7 g% F
3、样机结构信息' ~0 Y. i+ U) U0 _4 x* ^* e: k! a
) i# A4 P( G/ }4 W/ ]* f3 }2 J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。1 t/ R1 G( G" p
- r$ t7 \/ d9 i, t2 T! Q7 A3.1、电路原理图及BOM：
; e/ b. g1 c; s" G- H! n# h( R) l6 P5 h0 e5 m, w( u
3.1.1、原理图：! j6 U$ [5 a% s9 N- }( w
/ g0 t1 _2 N4 s5 l2 K* b6 x- s: s
3.1.2、元器件清单：
& `4 ~2 u; f7 t- U
! e4 [) n' B. Y3 z; V3 P% J) t8 u! o3.1.3、PCB 布局&布线：4 V& b. U( ~+ z! W, h
6 i) I, z/ e L7 ?
PCB 顶层布局&布线
* _+ B; B3 O5 L8 R
PCB 底层布局&布线
/ a9 W$ t8 j' y# f- h3.2、变压器绕制工艺：
( G5 m- D! K8 }- Z6 _6 A5 I- _+ S. ?4 m& e2 P& g& R7 h2 _; z
3.2.1、电路示意图：
* G& b( N0 y) k( S1 j: S
4 R, c5 d7 ]0 P9 p3.2.2、规格参数：
5 y8 n, ]! s: B# Q) i4 a. h1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²； \2 B9 _" I2 E0 D/ B; ~
2）材质：TDK PC40 或同等材质；3 m9 u. h$ p. o
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
9 @) w* T! U4 V: o m# _4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地- I1 x: `1 C, N: R
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
0 y# ^) A( {) V6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；/ s7 D( d/ B1 `8 [
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）)；- r3 t# Q" o) z
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；3 ]4 }/ i9 k( s9 l
9）成品要求:浸凡立水；
/ C$ P2 ~) A0 o; H, P5 c5 E8 {& O3 c* w# r* D) F
3.2.3、变压器参数:
: d/ F; y) v0 \" L" j, S+ q/ z* O6 b
3.2.4 变压器结构图：
2 q+ w7 Y5 s% w5 o x0 F/ x1 n+ p1 R _8 G/ F% ]3 s
4、性能测评, R/ a3 }0 { Z$ h& ~, ?/ Y
: D. \' b1 Q+ V; Y+ z* y
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。
; a+ @& g, s; q& S6 }# T/ s9 I$ p" s9 G; c. `; c) Y2 h3 E. A) j
4.1、输入特性：
" P t Z5 C- D7 [* {: k9 T7 t' @. p% L% A3 f
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。' j" K9 @! O+ t
- |: {6 u: O9 L) Q+ r) d% p
' ]3 B4 }# b" q# a表1 待机功耗. G. H1 y) f8 |! c& E5 B
7 W2 S* J; e' p6 ~8 z
表2 输出100%负载下的输入特性( ^( d/ S/ \2 x* T6 U5 K
2 F* S4 T- E) j( w: I. d
表3 效率测试（PCB 端）, `% ?4 L$ a1 C8 q# {
/ o* u# F# T( \6 u* k
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）% C4 E, s g2 N# ?! ~. j5 P
- {( _2 r; Y% y" {: J+ m9 T
表5 能效等级评估（PCB 端）
; O' m- ]) I% r* W2 b
% U e0 ~+ B9 s4.2、输出特性：
/ A' p9 n! v) Z
+ A; C" A4 |; q4 H- ~5 Y5 Y4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
. z2 K4 P. R9 \9 i8 c
4 `' h7 r* A" U3 p; G% r1 S1 } @
4.2.2、输出电压纹波：5 B3 K, v$ Z E& y" `% M; E
3 S. f( I$ _4 U! t4 n
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。+ c$ D5 r! e5 `. ?! ^5 k! s
% S0 U+ t* m! H3 J, ~
5 i' Z7 d! v7 \+ e2 b& b) g
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 8 K8 m& U% y! d3 I" H" N
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
$ F4 W: \9 D0 c1 b2 a/ e
R&N @ AC264V/60Hz,No Load & n6 L2 F- N Y' X5 R
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
, ]" a! r& w- z! f$ f4.3 保护功能：. Q5 D% U7 t2 ~2 R5 T4 e9 [
: G5 e( U! r4 t* D3 G: o8 j- d+ b以下涉及过流保护、短路保护的测试。 U" @4 ^% i7 l$ S( t% w7 l
4 e* F$ m" e. \1 G8 S- [8 q
4.3.1、过流保护：' y# ?' c6 ~+ O( g) ]1 h9 O, A
+ p0 x0 w* o6 J* f2 j/ q: z4.3.2、短路保护：* ? L( B% ~! k' Q1 V6 m
" n& E4 i- u/ p1 ~; W功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
+ @' k9 u5 ?, d. {. f
8 b2 Z; _$ b! c$ D& k# O4 j2 a2 F' ^! ~+ X# _" f/ z2 o
4.4、系统温升测试
! `' B% A6 B! N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。' ]9 i [( s" L. G3 n2 t/ E
+ F. {1 R5 H9 b
测试样机及配套外壳
. M0 a5 L5 p" {. K* K* L温升测试：单位℃
2 j7 Z8 G6 b0 Q' s
; J6 [' i' I- G, d( a6 p4.5、动态测试：+ A9 Q% c8 j1 C5 Y7 o8 `
' `9 s2 }! O0 p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。% _; q* Q# C! ?1 @' Z
4 C0 p8 i3 i7 W8 w
( X8 O6 C/ C6 J( k. N
AC90V 5ms 8 s& _0 ?$ m. W& W
AC90V 10ms 9 O H4 N3 y |: }5 X" ^* q& C
AC264V 5ms
; [6 ?0 X Z' F0 n8 P. ^2 Z2 K$ f' X
AC264V 10ms
6 |( o1 d* V9 N" f2 @3 {" y! t6 x0 z4.6、系统延时时间测试：
: y9 T5 F0 ~3 ]4 h( T) [
2 P: `) O6 @" S+ d8 M
4 @. }8 V* p% R# F7 T% S' q: W8 X
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 1 [% I M x; g
TON_DELAY @ AC240V，100% Load u: f8 M# v# O& v# f" |7 {
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
3 P% j& h6 t4 J- J8 \; C
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
$ R+ ]/ ^- v6 F$ {- w
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load + O8 Y; ?. t7 B! W& v' ?% x; g
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load 5 T, h7 J8 m- @; Z2 |8 X, S6 `
4.7、其它重要波形测试：. R! {2 |' W) c& M" ?7 W% ~# T
7 a9 i+ f1 L* p8 j9 j* y% j
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：' n% m4 L/ \& J' g) b) C! F
6 }7 E* p' i0 Q: Q
AC90/60Hz，100% load 2 G7 ?5 }/ v% p. J1 v
AC115/60Hz，100% load , W- ~( I: Q/ @1 J3 q9 E
AC230/50Hz，100% Load
. m+ ^6 ?. ?. T+ T; c4 K, u2 p3 m+ E
AC264/50Hz，100% load 6 G8 F' c/ q+ o5 b9 p
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
3 ~/ c# J7 m% I) R/ a
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
2 M: K* _+ z5 C% Z1 P2 p4 P5、 EMI 评估测试
1 k2 C @# R. k, F
( k* s5 q# ?! m0 q2 t# x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）
M/ ?9 i8 p) i# g
+ \' ?* R. Y; C
AC115V/60Hz 传导L 相
8 ?4 n1 ~: s( i j- M! r* A" `
AC115V/60Hz 传导N 相
/ y+ C5 M! x6 E, [ L5 i
AC230V/50Hz 传导L 相 4 {9 H6 e" r! r& n
AC230V/50Hz 传导N 相
5 w& k& M' h; j
AC115V/50Hz 辐射测试 ' T# @1 Q6 }2 }1 d9 L7 M7 V/ g0 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