本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 7 d* l8 g/ Z X3 k t* H! g% l
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概述
9 ]- }* H4 o( c1 R1 ^" T1 @0 C$ p: I: [1 {, d Y
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 d( R5 S2 o+ m4 R
; e! Z% g) \: o7 h3 a1、样机介绍7 m1 I m+ g3 l
- a T2 C( M% U
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。
" K; V& w3 L5 N' K" v, d+ S* m; v* q% n! K7 Q8 l4 z
; N) [- |- W+ ]/ B/ B1 w
' S( q% k7 `( _0 e4 c1 f5 @1 Z. GCR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 ! q2 N$ ]$ Q+ A7 u% e. O9 v! @- ^
CR5269SSG产品概述
5 Q! X2 V0 M! l
/ z U, j5 ~& Y2 v5 i! [# ZCR5269SSG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。# b* F+ ^- {( J# [% o) t
% }+ h' H7 o; p' Q9 M! s+ H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。8 j$ q3 }& ~- Y) G: C
6 |1 ^5 P# W1 z$ B
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。0 d! l% Z" L* S( M, f/ e0 V4 W
& |& A- O) v; e$ o' d芯片特性：5 p( @! ]! @! k
● 全电压范围待机低于75mW
. n/ c! @8 }; N; O: P2 C● 满足能效六级标准
! I9 m" E. E, i# A [( G● PSM模式降低待机功耗
9 d+ ` T8 k+ w& @$ Q7 _● 内置软启动$ n/ N4 P+ _6 P
● 良好的EMI特性4 g, {: {9 i+ n, k
● 零噪声工作
/ G( m5 q7 w/ x( Y+ e● 典型65kHz开关频率
! a5 Y5 X+ t( M0 Y: H5 w! V● 电流模式控制
}0 w$ V( u' E● 内置斜坡补偿
; i. X" ^# u# K, M● 内置前沿消隐
; K6 k6 }+ ~ t8 F9 w● 启动电流和工作电流低+ I. d; ` F* [; n5 l, l
● VDD端过压保护
) E& L3 }9 A+ M: z4 i● 过载保护
& |' Q$ b4 U; I5 {● 逐周期过流保护
4 Z* x1 E$ u+ v% O* o2 e' y6 I● 过温保护3 j; Q. \4 Q2 t' U5 A4 [0 s4 O
● 输出整流二极管短路保护 _: r& {& s0 o: h" S5 {# U
● 四引脚散热
7 H) Y( A) B$ N7 S● SOP-8L绿色封装) ]( q5 P3 k8 H3 z5 ]# L n" w; G
+ [- _" h$ n8 u8 v
基本应用
1 o) K! i6 ^. M, r) K+ a2 d● 电源适配器
# C$ G; h& u$ K ~9 f● 开放式电源
7 D' X* a3 i+ R- U" P● 数码相机和摄像机电源, T5 p9 |% B! e, {) W2 g6 G
● 电脑和服务器辅助电源
. k3 |; s4 l+ N● 机顶盒电源( r+ G% x+ o8 w% x* ^
● 掌上电脑电源
% [- ~6 @9 O( e8 j: Q1 D! |& ]
: r/ N G* i( X9 w+ c8 ?引脚分布
# c* O4 e# A1 w ~% F
3 Y8 d" e! \: \4 z* p; b引脚描述+ i) B Z! P9 N
* M0 ^6 ^$ o4 o ^0 P, r典型应用# ~% q6 `0 S2 w1 t* J
8 B$ E$ Y! x* x$ {; M" l0 A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。
+ \' a4 O g8 w: t: t" o: C+ _8 u/ s# i5 e7 m% |
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。1 q- V2 y. G, M0 W+ u' n
- S7 V: [& A+ V: d* k5 u
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。" c0 \' z( b% x
% O9 f8 m1 Y2 g# E: @' @$ \2、样机特性
: b4 i: D4 V) R" c$ ` E0 d" e0 i% H4 R' S1 ~
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。9 C$ E' [3 ~0 S, j# a
, z+ e0 w" r' J
2.1、输入特性：
1 S6 j" U6 |0 x& H' {; `4 J/ W' |) ^# G* i! } q
2.2、输出特性(PCB 端)：
# n9 K; n& L& b8 Y
3 D/ x' N7 ~) a* b- U+ Y2.3、整机参数：' I* M w/ ~) x8 P( Y% {
$ ~, t/ s! ]" c8 F2.4、保护功能测试：' X, E, Q( v3 ] }0 K) m9 \0 G
) ^4 [ N: v2 J' C2.5、工作环境：% b/ s, K1 k' p8 m
3 R4 s( ?. n: k" Z2.6、测试仪器： T$ M5 p7 e$ e7 m7 K( |
& V$ f8 _& h8 x# T) ~% J& z
3、样机结构信息6 {( s% C1 w3 o, L4 |4 p; |% A
- P: _/ S3 N* `/ e% [( e
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。
- N/ P3 s. | j/ W8 _
7 L, x7 v+ p. G& {; [3 V0 Z& o1 z3.1、电路原理图及BOM：
' t+ D" w# a* W' B. [3 d2 K
8 k5 |$ Z* s7 E q3.1.1、原理图：8 X" U+ U) l. E8 }- w
2 m r3 a G; {; D3.1.2、元器件清单：
$ D/ M. Q9 n2 a$ X0 B5 g9 m6 |- F8 h+ j; e" |# H
3.1.3、PCB 布局&布线：
8 B. b& w% v6 W8 |8 f2 N9 F' b+ _$ n& h5 d4 o/ \" R& K
PCB 顶层布局&布线 ( f3 R$ L) N9 v- H
PCB 底层布局&布线 . A* D' y6 H' n
3.2、变压器绕制工艺：
9 m- e9 M3 r" K& I6 Y' I4 _1 l) M1 c% _1 w8 x- `9 G* P5 Q
3.2.1、电路示意图：7 D4 N: Q( V I; w% B- p
, y8 k2 W2 g5 g' c7 p7 M5 h: a$ N3.2.2、规格参数：+ M8 j3 Y0 i. r0 _: g- ~
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
+ L. F& W4 u4 y; h* G2）材质：TDK PC40 或同等材质；. W2 a1 y8 ?3 o- O% ^% ^
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
5 n8 `$ c$ L+ ]& F" X! V' @4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
& m8 l/ S( F. T& a4 `9 [+ v5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6 K5 @4 f4 n7 K5 |6 j. g* Y. ]6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
3 O$ E& B( ^* D$ g2 @/ Q7）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）)；4 {' t7 V4 A. B: T
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
/ M1 ]* j* `" E! P h# v" n' j7 x( \9）成品要求:浸凡立水；
# X4 u$ b4 N3 j3 c& `$ ^! q
2 c% M- [; @- D+ X' P3 K: l3.2.3、变压器参数:1 ?9 s; V$ p: F
& ]/ Y$ l4 `1 s3.2.4 变压器结构图：, T7 o- t7 Q; A9 v9 Y! h. [
: J) Y- @2 } A; U }7 H5 Q1 B
4、性能测评5 m! r9 ^* Z- G' D+ V8 \/ [5 s
& o; z1 X" i: p6 ]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。, g; l7 R+ A. `; h
' I( \/ u* Y) O3 S- B& ^& F4.1、输入特性：2 e& V2 A I9 _/ X7 D1 V Q
7 ^2 @* U& C7 i3 k2 J
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。
, B T5 @, j& O1 M/ t0 U
$ `) t5 ?; r& h- Q* k5 s& B1 Z: C, s, a K( _8 x
表1 待机功耗5 y# g7 D7 | }+ k7 N8 k$ k
5 Y0 n) }7 K2 |9 u表2 输出100%负载下的输入特性6 P. V) {9 {0 S2 ?" p
$ M: N/ ?, C+ H" x4 m
表3 效率测试（PCB 端）/ n5 S) F9 s7 O$ M
9 L% x" S' h- r/ U. ?6 r" n表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
; Z5 R) a( Z4 s$ F, P/ {1 ^* o6 s% y7 s M
表5 能效等级评估（PCB 端）7 q. d4 M' L4 t% H) z
) f$ l* x4 x2 g( c% y
4.2、输出特性：
3 u! m8 W& V" ?7 L: t" l( C0 U: A9 X! n
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
, Z f& ~$ O) y4 i6 z; y$ p
1 q8 T3 i0 x+ M& u9 T/ A: E% k1 _; H8 m: \1 ~1 J1 f
4.2.2、输出电压纹波：
, V/ o0 \. T1 w9 E
* H6 l! A: Q; V4 ]3 K" E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。
' y3 b# \4 B8 M0 W) z: @) U& Z; ^% @3 F' N0 R7 ]7 ~
* n$ T4 }9 n7 X) F# q
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 0 R! ?# O+ e& J
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
) |! W1 I7 \+ _! m
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
, s2 W9 V0 S8 `( L; y r
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
$ m% b! a- M4 l8 M# V4.3 保护功能：
# q& E. |+ @8 p' A5 s; g2 {* I6 U" {4 I4 P6 H1 C8 u- m+ b
以下涉及过流保护、短路保护的测试。6 V8 W- P0 i0 B- U5 b7 i
( u; ?5 j. D2 W# |( K$ o& M: ]6 {4.3.1、过流保护：
0 L z5 L2 Y. u
+ u9 B4 ?& E6 W4.3.2、短路保护：
, O9 g4 }8 p$ ?: c/ g: d2 g4 O. W) A
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。# S# O5 P0 C: ^5 u. @
+ ]: O' F) q- ~- h- S
& r* w; D0 J% x4 X4.4、系统温升测试
/ t/ j% q$ \3 f- r5 m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。
6 {, R% q) N% a o+ N3 k$ R+ E) d7 L- ^
测试样机及配套外壳 - Q$ O3 f. |2 {
温升测试：单位℃1 G- ]$ p; o5 M Z" t7 W& b# C- I) _
T- s) x- V3 O( N5 \* U2 }, d
4.5、动态测试：' c. L0 C, G$ ?2 g. ]
( I& F9 @% B! ]0 z5 ?
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; A. o# y3 @5 z) {" Q
" K/ n. p2 `* B% h, M+ e
7 u$ ?: c* H: F# n" g- I& P3 Y. F4 k* i
AC90V 5ms % B& k! G' r9 t+ y/ ~+ S
AC90V 10ms
, _/ |; e# u# Q4 Q I8 q$ T- J* a6 @" `
AC264V 5ms
- l" p5 K+ @% O! p& f% _7 g
AC264V 10ms - F8 ^; ~. J$ R; c
4.6、系统延时时间测试：1 S$ F. E" X: Y; s/ m; |
' B8 g) f S5 h3 b- X6 `& V2 \5 T
: `: c4 \; p2 V8 _0 H$ e
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 8 o* G2 o3 o5 P9 g$ x: M5 k- ^
TON_DELAY @ AC240V，100% Load e6 j7 }% f$ {. u+ [7 V2 g, `
THOLD_UP @ AC100V，100% Load $ I% j/ r+ O1 I7 N7 w1 Q
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 3 i' n2 r8 @& A" e* G
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
1 G; A3 V$ x% x( D
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load 4 e1 l- ~& N# a. c6 ^: s: U& Y6 n
4.7、其它重要波形测试：8 u: r3 d1 o6 F6 L: l) t' B0 b
3 o: a4 I5 b7 j
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：8 q, L; F8 ]7 i. G9 O+ f
- t$ O/ u3 a# p& j
AC90/60Hz，100% load
' x6 b8 S4 U0 S1 w6 l
AC115/60Hz，100% load & x" Y! h9 D f0 x
AC230/50Hz，100% Load 3 {. y5 r5 H" _ J* P, F- U
AC264/50Hz，100% load
( p% t' Z( H. e$ N! S
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 . N# o w/ S. f. }" d0 ?
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 6 v% \: m: c* a) R
5、 EMI 评估测试3 \2 p @1 ^% h: A- e8 F! t' E6 K
i8 \6 H# d- 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）
0 \' I+ y; L; y# ^. K. @; A% S5 Z- L& p. E8 ?% Z
AC115V/60Hz 传导L 相 S- \5 o, H0 j* T) L2 u' e3 f
AC115V/60Hz 传导N 相
' r' J& W0 M+ ~8 A% g
AC230V/50Hz 传导L 相 7 B. P4 q0 s0 q$ H% v
AC230V/50Hz 传导N 相
* h9 t/ R7 M+ U/ B+ ]
AC115V/50Hz 辐射测试 # a- N) \% ]( |9 P6 ^8 m. W
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