本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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0 q, N+ m) F( _# h) A# _$ L; R概述) e* u$ I0 m* ^6 [+ X! I7 P
" ?4 d' A7 ?; I. |5 s% z3 U1 n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。! @' n4 Z% m. L% O8 g" H
" L! m+ p3 }9 k; `! e1、样机介绍
& ~; j' t! _5 h8 V% m2 ~6 ?8 i, q" D. @: \
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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2 Y1 C' l! @3 h, ^! S |
( ]% @2 x/ M. @CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
' D. _- z* L% h6 m1 qCR5269SSG产品概述
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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。 r$ _3 O! a' Y% v( t3 f3 v
: s% {0 m, ?" E4 T$ q1 Q# Z) x
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。
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* V: K7 }% X$ K N5 k& ECR5269SSG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。
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芯片特性：
+ Y( G7 b; z. _. a% l● 全电压范围待机低于75mW
% q; N$ j2 n/ A; F E, T● 满足能效六级标准
8 M3 @' P* A& j● PSM模式降低待机功耗
0 h8 p# y4 e; y* @; l# a● 内置软启动
/ l0 t, y. \# l+ t4 `: Z' c● 良好的EMI特性# {7 I) \; p( X
● 零噪声工作
3 L; k, g$ w( l* M) Q● 典型65kHz开关频率/ Z# B% J5 b* A
● 电流模式控制9 F6 I( G, y4 k6 m1 Y
● 内置斜坡补偿
5 n. G( w- v, ~" |; ~6 k● 内置前沿消隐2 |; c# p3 E4 D, l9 z$ x( r( b
● 启动电流和工作电流低; f; ?% _! l( X0 D4 w
● VDD端过压保护
, y1 R; H+ C. w* k( [6 x+ [) R; e● 过载保护, J& s6 m' W# S/ _; c) B
● 逐周期过流保护4 s; E' X$ L) U, l0 _4 g
● 过温保护
' d& ]+ |8 t+ [) ^5 o# k- [● 输出整流二极管短路保护
. _$ }* |* ~, W/ V/ D+ I● 四引脚散热
4 O J9 ?. k+ K! \* K● SOP-8L绿色封装
$ W% h, W0 n `# g2 R' A3 R
: _6 I- [3 {; n) t6 _基本应用( C2 w1 C% E, v7 Q5 E( G
● 电源适配器3 B$ O7 E7 y! ?" \
● 开放式电源
+ |5 k% b1 i* m+ i2 ~# L● 数码相机和摄像机电源
) m: H) r, Z' o* M/ ~● 电脑和服务器辅助电源
8 }! ?" G% E# Y% V7 V4 V● 机顶盒电源
5 b- N ]2 J! A, [% Y, W● 掌上电脑电源& e" r) l; W! }% ^; E2 ~6 v! s
2 r* m; ~, l8 g引脚分布
# m% C- x2 {2 k' G% F
* n u4 |( G# Z. e1 Z引脚描述
, Q% v3 |6 W$ j4 ?; E+ @7 C0 j) w5 `4 h# Z1 ?( f$ Y% T
典型应用$ i m& C7 T+ S
D9 Y7 w( e( p( U% }0 |
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。
9 R3 b7 V/ Y$ A
4 x$ e# W0 j( ~- H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。
; `. D' ^4 O. t. D& Z. j3 F* K) D$ U
5 V- U0 X Z7 l( Q$ ~+ E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。4 a# f' G! _6 p J1 q( `
7 S7 `3 Z# M( Z8 r) g$ Q- N2、样机特性0 Z: U# D: d6 d8 H. K& q
& O/ B3 ?# L0 X8 Y, 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。* F6 ~3 ~3 a3 s
, e3 x8 o: ^' T/ x2 \4 {* D: s2.1、输入特性：' H) P1 t1 j) z9 w: l( o
) N: X4 v- j' P& H" D& @- E. V2.2、输出特性(PCB 端)：1 b. ]7 V* Y- r, X$ n9 }
& G$ ?: ]& M+ l" y: _ B) k
2.3、整机参数：+ o( F! [6 I1 f2 w* `* a% Z |
5 p; i4 B1 a% O: q9 `# e& m7 A2.4、保护功能测试：
1 p3 E/ M( b7 Q8 b1 _! U8 G' A3 M" l [$ w
2.5、工作环境：
6 W0 `/ B/ O4 R* j5 v: @
. P1 T+ `5 A1 ?1 ^. r% E% a- n2 h2.6、测试仪器：" q( v: O; c# `9 U
) K# y3 J+ g8 A8 k8 N1 M
3、样机结构信息) V8 }# Y2 G( \- v( @& k& k# A1 X U
0 J" [# g2 Z# H1 M
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 s6 }- s" s1 q( @% ]# x
1 O: ~" [4 A7 }# v
3.1、电路原理图及BOM：" F2 }1 B. a+ p2 \% ]3 o
) G. Z' x; {+ K
3.1.1、原理图：' b( h1 Y+ D4 n. p3 T6 s" F8 D
' v/ E# I5 |% T% y9 P3.1.2、元器件清单：3 X: t2 h: O! V& H
* G8 m% K8 ?; S9 v9 e! A3.1.3、PCB 布局&布线：. V" \# Q# r3 Z$ W6 ?" N3 a
$ n' T! s( V: N: k! \$ ]
PCB 顶层布局&布线 ' V4 x' F* U# w0 P8 V
PCB 底层布局&布线
5 x1 V. i, Y: I* ^0 C) h1 G( l3.2、变压器绕制工艺：
1 ]- q9 w! t8 o2 G5 f
+ T4 Y/ K' k& m" L3.2.1、电路示意图：9 T8 N' ?; j: \2 g6 l' S8 w
: [6 I$ N3 O. J0 q3.2.2、规格参数：2 A+ a- A0 Z) N
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
' H; ~7 z1 g+ e8 R# }2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" p" ]6 [; C# F, ^4 [, F' D3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；; W* Q! T- E. e8 y
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地' C% J6 @! r, T* {& W( I8 A8 J
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；* R; Y; I7 b0 b* X6 _: M
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
1 c$ v& ?# K8 q1 W" Y4 H+ l3 a7）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）)；; `" q& e8 x+ _( W1 w- X% }
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
+ h% ~0 r* p' q: p8 L" Y3 p9）成品要求:浸凡立水；# n( i& P7 o2 v* j7 p
& D4 e% i3 l& _3.2.3、变压器参数:; f8 a" S" l/ {# F% \
+ D6 u2 o* K( j
3.2.4 变压器结构图：. {! L9 _, j# F! M8 O% Q( U9 m( g
4 Q1 ^/ c/ @: z5 U p _
4、性能测评0 r3 ~' A! |/ r3 y& ]$ T4 {+ m
2 u, i' ~* \5 e: i D% V7 K
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。$ w3 \ [5 X7 B! F. e( M: r; [
, ~ {( _% r# k+ [- A% e0 d( r
4.1、输入特性：
6 e* s$ y- Z) W, c8 ]" R, |- E6 }: h8 } u2 w1 Y
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。
" _+ z! a: s% z+ P1 h) M- H- u# B, h7 [9 \
. V& x+ [6 Y9 p0 @表1 待机功耗
7 g6 n, {0 P! |/ \! _5 b
- @+ m& Z" I: D# h表2 输出100%负载下的输入特性0 M$ h, g" w( \; n
) J1 z3 q' \ I1 r表3 效率测试（PCB 端）
/ [9 }- ?+ e' j/ o3 y* @9 B
; d+ S/ Q- y& A# W表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
& v& a8 m6 ^! s3 c9 N, b' j2 f2 ~. F" i6 C
表5 能效等级评估（PCB 端）& ]5 ]: @* L0 [* s( X
9 ?/ t" m/ v# H
4.2、输出特性：# Q3 X. [3 S1 z
, N3 F+ O4 G- Z# c4 s/ H+ X4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）7 h7 C8 X. R5 h7 N
' ?. \9 G Z& {- {; u( O6 B' \* k- u: d
4.2.2、输出电压纹波：
' V+ P Q# v+ n$ U: f- c/ K4 x; {" [& ^6 Y
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( U/ i4 b) S( V0 n; k
3 b7 ]! O0 Z$ E8 j; v `4 c
0 s# l6 X- d9 ~ Z2 R
R&N @ AC90V/60Hz,No Load ) c: j5 U% f; _4 L# D
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 0 O4 V, C. P" I5 @8 s
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 0 g! @( {" {+ }& O6 R
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
9 W L! I. m+ t4.3 保护功能：
/ L! K& r, [' O! H% D# U! W6 j
0 X+ y3 Q. l* z以下涉及过流保护、短路保护的测试。. p, z/ M5 C9 q
6 g( S' G. w9 K4 f" I, h M+ t4.3.1、过流保护：
/ C; U7 J9 p, M% p7 \3 d! Y5 R @5 v9 r) t: E/ R9 R
4.3.2、短路保护：
: K+ u8 o y2 m4 i" b
( \+ x9 S7 Q( z) ^+ {- b! j I/ x& e功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。6 f' z4 W/ \0 [& x
- b4 T4 J3 {9 C2 c
. N5 L w& t/ B8 w. k4.4、系统温升测试
$ A9 `4 L6 Y- w7 w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# x5 O2 U3 ]8 j
3 g' X) Z7 p: X# l* t
测试样机及配套外壳 , H% i2 S8 _8 M& |+ V
温升测试：单位℃
& B+ r% P3 Z& J# b3 _2 w$ N0 B6 N2 C# e
4.5、动态测试：: Q2 D% \8 }) _, f# p' F5 K7 v
) x9 l1 p$ W1 Z, l7 x
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。
2 y p+ Q, N6 B# |$ |( p
2 K Y, a! p1 E( a* m
! }) {/ R, a2 m2 L
AC90V 5ms - R3 I) L4 {3 P8 Z! r K
AC90V 10ms ' @( N' v% {, L
AC264V 5ms / S) s1 |& p/ j- r
AC264V 10ms
5 {+ Z, d3 b7 ~: j* K) h; s0 ~4.6、系统延时时间测试：- n' l: R/ W& k$ |" @4 P2 S+ J
( k" R$ p# l; I$ h
, J' H* D9 ?, S2 h4 V& }& e
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 8 n/ w2 c8 ~/ [& D% K
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 1 D7 F/ G! B# I& |
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
( T( ~2 G- q8 ~5 Z' \; E
THOLD_UP @ AC240V，100% Load & e0 Z, z" X) f
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
% |# N* T5 L+ V/ X( @
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
: x9 E2 g) D- ~( Y6 H1 k. d4.7、其它重要波形测试：/ k; p$ |( U. x
J; K1 h/ I7 J4 }' X# r! ]
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
. _7 J, P5 a% X
9 R1 v* @ ?5 E7 l) O# D
AC90/60Hz，100% load # R$ n1 w: u- k- T& E( E0 `& e6 X8 ]
AC115/60Hz，100% load ( y3 ~/ ^9 j! D; y4 E
AC230/50Hz，100% Load * P" U; Q% o5 s2 y0 Q& D# @: ]
AC264/50Hz，100% load & U. y* y# f1 @) Q n
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
- J" a" X) A' H; R6 A
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 8 p$ g- O6 [. q" K: e
5、 EMI 评估测试
% z! D n$ Y2 F, ?4 o
; ~( X8 L3 O. k, j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）
5 K) e) c* D' w: z) @" l: k9 }7 ]
b/ w: D% z! A. v
AC115V/60Hz 传导L 相 1 Y6 X6 \9 A, y
AC115V/60Hz 传导N 相 3 Q2 D. ~3 m" P& s: I' k# q9 C7 ]
AC230V/50Hz 传导L 相 0 \9 ^* R1 e. n6 i- G
AC230V/50Hz 传导N 相
* J' a6 _; c/ C& Q4 a9 O9 g
AC115V/50Hz 辐射测试 g6 [2 T* y) |- f% u
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