本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 . B& ?# N4 D* I% G! I9 h
% i8 i7 R y( \$ a/ z5 I9 }$ W+ H概述+ c( n2 i) f; H5 g( f3 ]
) i" @, P! g0 {) `* Q1 D" _# h
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。& n6 U' C5 t' A+ D6 j2 y D: C
3 \7 L1 D7 `# Z, o, D1、样机介绍+ N* U* L+ l& A2 j' `
; e N# N, D& s" k3 k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。6 f; L6 u3 W' q! U: ]8 {- u
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5 ]" I. b% E$ C
* C1 M) W/ b% k; A) }" j- v
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 ' H* M# _0 P0 h+ J7 u
CR5269SSG产品概述& p% l: a0 @9 V4 K' M
! Y- B- e' d( B6 p M+ @' z
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。
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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。8 d8 z' L# M0 W: ?2 U) @4 o+ N) P
5 Q: R, L* [ X8 @# h3 v$ G" k0 z芯片特性：
. n5 ^0 g- N8 q9 c* [: \● 全电压范围待机低于75mW" @8 ~/ P( T% T: N. v8 W
● 满足能效六级标准
& i. R7 V6 _9 F& L' q● PSM模式降低待机功耗
. h" \0 H2 w9 j% V1 n3 M5 u● 内置软启动0 [& L1 Y Y* a0 N1 m
● 良好的EMI特性; v- o$ ^8 v0 m+ Q$ m
● 零噪声工作* J$ } E8 h4 b9 Q" Y5 B: `
● 典型65kHz开关频率+ N/ w! z7 J( W) y. ^8 u3 X
● 电流模式控制0 ?) ?: E! _% ^6 y$ R3 w- b& v& P
● 内置斜坡补偿% x- g% i% r; |0 {3 C
● 内置前沿消隐
' `- ?: ^4 ^) \, y/ l● 启动电流和工作电流低
4 R, [; t" Q* W/ ^6 g% O: T, S● VDD端过压保护
9 v3 b$ m7 ~( L. F5 c5 w3 I) {6 k2 A● 过载保护
/ X3 N4 P* u/ i; V$ S" P● 逐周期过流保护" {8 B4 ~% h! {7 ?. w( f ?
● 过温保护* P6 | U# c" Q. g, x1 [& }) W5 D2 ?
● 输出整流二极管短路保护
, s+ R* R0 `# W% D }# y● 四引脚散热5 ?) A0 j p- T# g; u, z5 C/ L
● SOP-8L绿色封装% U X6 T1 B6 y* c
, j" U$ ]5 v$ U7 L+ l8 ?6 D基本应用
. x, y/ A% p6 Y● 电源适配器
m& ?; _" E8 O# w● 开放式电源
8 y8 O+ n' I, [- F% O$ R" t3 O● 数码相机和摄像机电源
* h7 N' |5 o* ~1 `1 A● 电脑和服务器辅助电源
2 |/ o. J. S% a! \4 n) n# D% B6 f● 机顶盒电源5 c9 p v) I6 }
● 掌上电脑电源$ z4 M' f8 O) @* q2 |, h2 g8 u
3 `( A& ?. D3 U6 U" ^/ y引脚分布# D6 B/ z, K5 ]- g
. Q! M4 {1 `& o* p% c引脚描述" z4 m& W6 `" ~6 |% r* F
$ e3 a5 x5 `! k& [典型应用
4 U% I( A( [; A5 g3 ~! w3 i8 a& P3 ?1 |3 b4 o8 }
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。" m5 [' _0 g1 V4 ~
( U- J' d% G/ w: e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。9 |9 |( h6 o# {2 k9 M
& ~9 g2 p0 [) }+ e& h" h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。0 j, U% I9 U9 a; Z
5 m! H3 m* L1 A" [9 y2 e2、样机特性/ h5 n/ e7 O0 h2 N4 \! D7 B& b3 ^. U
/ \) \5 j! b. T* U0 c" v5 F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。+ m3 ]. B8 Y( x" i
) u! l0 Q0 }7 z2 Q' M- h* ~8 k2.1、输入特性：: r# K$ A$ K$ i+ g' l
" a& W+ |7 w" Y3 _
2.2、输出特性(PCB 端)：
6 r- K- c8 b P( e9 ?) I4 D# Q
0 r* ~9 ?" f0 q1 k4 d2.3、整机参数：' R; \: u7 L5 z1 z
" I4 F4 \. J* g' A0 _
2.4、保护功能测试：+ {% p ]' R& y
$ ~; F. U; i; { E, F8 `2.5、工作环境：
3 d5 W1 {3 u: a; @) S8 j
+ _# s$ P+ Q3 Q% J" Y2.6、测试仪器：
% O( W0 V! R" c/ `0 Q P& ]; U9 J& m. \8 t* V) _7 F. @
3、样机结构信息. }' ~! h4 ?% y6 L* [
2 H' \- z' f7 x" |* ?( a8 d9 C
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 c6 e& v& _+ v0 X. M
" Y# o/ Z6 u! t: O" I3.1、电路原理图及BOM：7 W# E5 D& u. u2 }
: m, q7 U: ?3 Z8 n# w# j3.1.1、原理图：
E& \2 b) K: a4 s5 X
' m2 D) z% Z) Y0 Q" m3.1.2、元器件清单：
0 t4 [% t& k o: d8 m- l, [9 d3 o w$ @0 N
3.1.3、PCB 布局&布线：' o" o( `1 R- J c: ^: d
/ [9 [: I9 k2 q7 m$ f- \: F
PCB 顶层布局&布线
. ]' c* ?/ ~) [9 {* B2 y
PCB 底层布局&布线
6 ]" r8 b* W6 X- Z3.2、变压器绕制工艺：1 e6 o4 ~. O% x7 o. u# U
1 [5 d5 Y" R# e. u- S( [& f
3.2.1、电路示意图：
. U% q" D- e1 M( e* l' S4 ]* s0 V% u) b
3.2.2、规格参数：
' R3 X7 S7 z0 g8 T$ K1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；+ q, `, b# M6 ]! B
2）材质：TDK PC40 或同等材质；0 i. s, L2 h8 S5 e$ N/ ^# m
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；3 v; Z. R- y U& @9 E5 @9 k" p
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
) H! K* }( m7 [8 F& s* m5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
4 x9 J8 C5 k$ P) E6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' [" I* ]* O4 Z6 p/ J7）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）)；& @+ T' e, z- B: H6 e
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min； R; g- Q! ~# X9 `; q! X& B5 t( V% j
9）成品要求:浸凡立水；
+ Q+ a4 B" A3 _3 v# a& `
2 V" U9 n9 D3 M. w3 `4 x3.2.3、变压器参数:! W) k5 r/ i% |, m
% |$ n7 _# N7 Q y$ t, \3.2.4 变压器结构图：8 |9 {: u$ ^6 m7 C& N8 H7 h1 ]( n, K
; F' X) q* c/ k+ E. B4、性能测评/ ?. g' @) ~$ C, u
$ C2 }3 H' V& @0 l6 I9 O5 z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。
4 L) t7 G/ p: }8 I [# M5 O8 Y
2 Z9 x3 a, a: S4 B5 [4.1、输入特性：4 d% j* Y* n% N' d
+ \6 p3 E, L2 _3 [( W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。
# e; Z& y1 o0 v3 y3 y; R. m7 d# _9 w [
0 n+ c, y# s6 l6 d1 b' z
表1 待机功耗
: c2 R, h! d' Y+ s
) M6 t2 w( P$ E4 B) t" c表2 输出100%负载下的输入特性
/ ~0 S7 f. B/ h. F$ F$ { c g( b4 Q
+ I' m: k9 U* B( N- I7 w表3 效率测试（PCB 端）; j7 k+ K! X6 S
7 H- |5 W0 k7 j, o7 r$ F0 h表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）1 U1 Y% `* r; \3 M" |& F
, z& p& n! g+ r; f) P- s& e
表5 能效等级评估（PCB 端）
) O5 H7 q$ D/ k8 m3 k" V0 J7 H2 ]! l( ^- k/ z
4.2、输出特性：. H4 d3 D" T2 c& z
0 r1 T, O& {& i% m& q6 E+ n
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
+ z s u1 X& I0 s0 i/ d5 i {' K8 k2 \. D# `6 y$ x( S: U3 t; K2 M+ B7 X, q
1 e1 k4 m; e6 s* E# b+ `& p4.2.2、输出电压纹波：! J0 x- K0 v/ {4 M, a }5 G
- }9 u% s3 s 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。
% ^' ?, O c) F `5 F: q: C4 ]1 N/ p/ [5 t2 F) E. Q2 Q
4 J8 `1 ~4 j" V
R&N @ AC90V/60Hz,No Load # q: P0 ~5 M8 k8 P$ u
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
0 j: D, v0 c% ^& ?4 ]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 6 l0 c1 E7 p' r- T# g2 A [2 p
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
$ L& [" f8 L7 S. b( X% t4.3 保护功能：4 j) r) s+ [- l# @0 y& p" `9 Z( o
% p$ q3 d% u Q& Q }6 ]. d
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 f% ^7 B4 T+ l" d. O
* V2 M) d+ ~- x# C/ J4.3.1、过流保护：
# N/ J9 x4 F' h t# _: b% m% L
; J6 o( K x$ z& a. P2 V4.3.2、短路保护：& I5 _1 U! J7 Y
' i, U$ e0 N: X2 _: r. C
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 d1 z1 [9 b4 }: ]8 S
% S) I* b! L8 q( M6 }5 ^4 _/ f w0 j" |" z% t$ V5 i2 |! U7 o
4.4、系统温升测试
c. j' t# @& _ R& o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。/ `# v: x O5 D2 k- S
$ a' t' n/ \' C
测试样机及配套外壳
+ h$ Q9 n/ {/ M3 o3 Q, T' A温升测试：单位℃
+ \5 m6 R6 g* M# J
7 M0 L5 y+ [- g' e9 R4.5、动态测试：
( V) s# t" [2 b: t
- \# R8 A5 I, ^: \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。' B3 E5 c* k, j
, y- X% u6 o) K; d
" ]4 k# A7 I# o4 f# L
AC90V 5ms
# Y4 v% o4 X/ z
AC90V 10ms 9 L0 J) ^( \5 e# a
AC264V 5ms
, k1 ^# |; b) ]7 N( ` C
AC264V 10ms D2 x! O& c( h) p
4.6、系统延时时间测试：/ [2 l1 Z. K, L5 E& v# G1 |0 l. s
6 w' Q. g4 Z, X0 |! D; }9 \
) f7 \' Q8 U9 n4 @ H
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 9 T" ~8 P6 Z( ?$ i: Q% u; Z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
# p8 ]8 V+ a6 u0 \' K& i$ c
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 9 f1 u; n7 T+ v& v2 J- |" _
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
3 f0 P8 E0 C; U/ z0 \( V2 p
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load 5 t( J& g+ U. k T
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
J) @/ N3 a' i, ~+ M4.7、其它重要波形测试：
0 F5 @* R% o9 f! o6 x: y; U% x: i
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
% I: o" ]! ~5 J, t. V- ]# E0 F5 a* r( ^ Z- V- F N- {) \& u
AC90/60Hz，100% load - D3 k; t9 r7 I o
AC115/60Hz，100% load 0 e0 a, c0 O4 B" w
AC230/50Hz，100% Load , ]% p6 ~! x7 g! v- R g" |
AC264/50Hz，100% load + j: t2 o: V& V7 I/ ?) v
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 " t* M3 X' B$ {! W) f
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 0 g% q W/ Y- d
5、 EMI 评估测试. f, O2 Q2 \6 j2 z/ V1 |
* j' Y/ r5 t. |' M& u2 f3 N$ ?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）
! T* ~# ^/ F5 U: u( ?5 ?/ L0 O2 P% r9 ]
AC115V/60Hz 传导L 相
+ G! {! ], [# R6 G+ ?( K
AC115V/60Hz 传导N 相
7 j; i7 X, P% S3 [2 y
AC230V/50Hz 传导L 相
, q: {/ u! j% `2 M
AC230V/50Hz 传导N 相
( `- n" t' u2 q" k5 Y6 h. r
AC115V/50Hz 辐射测试
' a: Y& Z) ^7 N0 {5 C: l* N' r
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-5 17:00:01
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喧嚣卡
变色卡
显身卡