本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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概述
) ?# N! k( _. d; G1 G& {# S' d$ P" g# q1 d+ a
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。/ @4 `3 [; g4 |+ Q+ g: I6 H& h5 H% {' o
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1、样机介绍
1 T# m( H( l. i. e$ G' r5 z2 q5 n, |% c! M
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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0 z3 ~* ?* k$ s+ |& n1 x6 M
; {$ S4 H5 P: m+ h) l$ h
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 ! P: b& N/ s; c# [$ I9 G. a# ~$ ~; Z3 Y
CR5269SSG产品概述
# }1 ]7 e# `3 r" z) n- h8 q' d, x% Q* {( y4 t4 h3 D) l7 u+ u$ T
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。
# x% c( p4 f' }" o% B9 G
9 K9 f2 ]5 y' L$ u6 B5 e3 V8 Z+ P芯片特性：
# O. u: {# r( k8 Z- `! {● 全电压范围待机低于75mW) d; V4 I/ I; X2 x
● 满足能效六级标准
5 r7 H9 q# L1 l- X+ d$ A4 u4 Q8 P● PSM模式降低待机功耗
* @' O r) o8 Y! `● 内置软启动. x* i1 N, _) r5 ?
● 良好的EMI特性* T8 z7 x" g. ^4 ^
● 零噪声工作/ {6 a5 g& X: i$ C' D8 I
● 典型65kHz开关频率
* K+ ? J: l* x) v● 电流模式控制
" u& w @) e( J. ~) f1 V- I* w● 内置斜坡补偿8 B/ o6 u" x& i6 {. u
● 内置前沿消隐7 A1 [3 q) L; I& M& P! t
● 启动电流和工作电流低
& q" E3 D' X* ^7 W3 ]! W1 w● VDD端过压保护
8 q( a# G" I2 Q$ n● 过载保护0 z, _0 t- G3 s; K+ o
● 逐周期过流保护$ m1 l3 {4 G+ ]( F2 b" V
● 过温保护4 K$ _- v2 `, N
● 输出整流二极管短路保护, T1 @( u& Y4 I" O+ S* p# @
● 四引脚散热
, ]( f! ]8 V7 W$ |8 }& C, M0 l6 R● SOP-8L绿色封装
4 _8 J4 N4 P) |" D
; |& b! I- I$ b! W4 r J$ z$ l基本应用
: W" w: Z2 c3 z! _; ^● 电源适配器8 _+ r$ L( T! c* B4 d: V" [. g! k+ N! ]
● 开放式电源; z- q: {+ v3 G
● 数码相机和摄像机电源' M+ l: v" z1 u5 x/ Z
● 电脑和服务器辅助电源, W' t& o' _! x6 ~5 {* i
● 机顶盒电源
I) ?; e& d" p! ^$ l% g- @● 掌上电脑电源
$ M) `# R$ N( T9 j5 ~- @( T" @
7 ~ o/ B/ u# p' W+ v5 `引脚分布
" t& [ W q; u8 [! i3 m x8 W5 V; ~" T* q2 O
引脚描述; O3 z9 A+ a/ o1 O) G& J
8 D. ^& C$ x, j8 Y+ V; A
典型应用
i$ A% i$ m/ ?5 h. F8 D! z. d
1 I6 n- R0 F z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。
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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。
" y7 U) Z( f- m) n5 y" m7 l) U8 i- O* G2 j3 Q; A
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。
& a9 u- C, [3 B0 p- G; ]
' B# \: ~' Y) i: m1 [2 x9 Z( b2、样机特性4 }: }/ e! f, F: T
/ M4 S4 {1 o& a" F, |$ H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。$ _# c, u7 F1 r- q" V
) j4 `4 j$ I: w. N9 `
2.1、输入特性：5 P2 e6 j1 U% S( c
, C* G( }& l4 w5 ?
2.2、输出特性(PCB 端)：: n7 h+ ]$ [% ^8 s: w# O
3 b* u* Y( ~' P( Q) O, ~& w) U8 D1 r1 L
2.3、整机参数：+ p3 ?: K' K1 i
% r% Q8 g# R8 l. N5 t2 @0 X3 L
2.4、保护功能测试：; O9 k2 O4 ~, c7 i, s
; r5 s/ D" a/ ?( w2.5、工作环境：
/ S+ h' h1 v; `2 q9 u- [
" O- Y. X$ J, g, |; F2.6、测试仪器：& K9 w, H; P! ]' @0 l( A
' a8 y" l3 {1 ?, G5 j3、样机结构信息
# t% E0 X& L5 |
8 W0 q$ r1 P- ]% W. u( M- J9 J) \2 f) S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。# ?5 q5 M6 Q8 a
& y5 U! a2 g+ T2 e; o
3.1、电路原理图及BOM：* C- j \) I! {7 ^; M
( B( c. k7 D7 y$ U6 c
3.1.1、原理图：1 w" X) ~6 p. N6 \
2 ]( T R( I! S9 R) b( f8 E( r3.1.2、元器件清单：, w+ C: s. s) p3 M" H4 R0 {
* \$ `- e# V) {- Q# c! l
3.1.3、PCB 布局&布线：
3 D4 Y: A2 g/ X+ m4 f; h0 q: K. }( y
3 z9 L( \: ?) \
PCB 顶层布局&布线
$ \5 {7 m$ S" G2 d9 p0 E6 b+ i k
PCB 底层布局&布线
" h7 V( r* Z: ?3.2、变压器绕制工艺：! e- T9 O) ~! Z+ [
( ^& u) B# W. V
3.2.1、电路示意图：
- \4 W" j! i$ ]
3 g" m3 d) f5 e0 C. B u j- U8 U3.2.2、规格参数：
. } B: {8 F* ]0 b+ J! ]1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；2 c) H! _0 C- H5 D
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
7 X8 T; N3 H% P( P4 A7 [3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
: Z( X! f3 N* p! X7 t# G4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地, O9 k6 M2 z( e* I5 o
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
. ~! z; W/ b+ C2 I6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( W1 A5 g; z4 s5 u2 S% ~* o) W4 H: _! y7）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）)；
! G* }# x5 `& f* ~* I) W5 g4 x8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
Y# q$ O; L l9）成品要求:浸凡立水；$ K+ m+ p4 U9 I0 u" N+ ], V8 }
6 g; v; k3 t( Y3.2.3、变压器参数:
5 l: y6 v/ _5 M. x. L6 g) W/ o5 t9 Z4 u& U& Y$ K5 `
3.2.4 变压器结构图：" n! r6 f E6 a0 W) l# X3 n# {+ P
4 Q# ~# f3 i' Y' j$ {4、性能测评
4 h; ~6 ]! t# r$ {7 X/ t: [ E' x% Z3 R1 g* R4 x
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。
, V/ t; t) L" q B" q: n( S: f7 h6 G! U( V( V
4.1、输入特性：
( o8 m* ?7 e# _9 ]- A3 L) K; P8 l1 L2 j1 h
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。 [" f1 A. [( t+ U3 x! g
& Z( k" R" Y0 C$ [- P9 H' a D
) g1 K. M2 D/ T) e5 @8 T表1 待机功耗! F. s+ ]; a/ N# o0 h
. R( ^9 N6 W6 E) D表2 输出100%负载下的输入特性+ d5 F5 [7 J3 b, a
1 ~9 y4 B7 S' ]表3 效率测试（PCB 端）2 l8 X# [" _& e
: N% L* {4 U2 |2 O/ ^
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
; q( i5 z" t- B/ s4 U" S5 e9 m: R" S6 F9 C
表5 能效等级评估（PCB 端）
. M7 K+ Y5 p7 u, @. E% S) A: y; `( H( _. Q
4.2、输出特性：( i2 y1 y: a" U: N7 E5 I
" V2 c- F& p' o9 B2 P7 ]4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable） T; Q* K3 j3 ~1 [/ D' R, L
6 S$ f$ H4 X J0 s! r
3 _5 [) L7 _% f- |4.2.2、输出电压纹波：
! D3 j& D+ [& Y! Z
- X( U' I9 k% L: i- W) ?8 s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。
{- |! D h# m( p$ v2 G2 a' y$ A; e" C5 `% _; g1 I3 V
- _- l- C. S: f c# x& V( o
R&N @ AC90V/60Hz,No Load + l8 Q2 w- W+ t; u, |- M
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
& ?' a0 w, y9 t( {, P- |2 {
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
7 [' W8 h* D3 a
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
1 ?, b! m7 T/ C' L1 h4.3 保护功能：
& [, |: J/ i {& C. J [% a9 Y
' W# V0 f8 h9 Z$ g以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" Q% e% V4 w% N
: X$ b/ v% r4 V+ l4.3.1、过流保护：
( Q: t, u6 a2 W9 @; u1 P
! R+ }4 k u/ m) N: S! }# y% Q4.3.2、短路保护：2 ]' C4 }$ n, Y( s, I- b1 s
4 H" t( M3 _. a9 {0 O功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
# K) A! l6 ^: U. U! X, p
^. N. y$ m5 Y \3 ^
7 ~+ f/ M" ?6 e6 j1 X: V; e4.4、系统温升测试# ]6 m7 w \" r# I5 `
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。
- b4 S; x+ i3 x# x1 u* r P- o) {6 c y. a! F6 ^2 ~
测试样机及配套外壳 3 G% G0 \; J5 I
温升测试：单位℃8 t! T+ `/ V. \) l$ ^
0 e- u. z0 }5 ? e$ m
4.5、动态测试：
3 _; u0 h4 ]: X( W3 ?2 Z* J4 \+ _1 N x+ V6 v/ L- @+ H
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。1 e4 m" B- E1 ~6 L' W3 P1 h# M
$ f9 V5 e8 S8 }
) K3 k. o# @8 z; n8 d; p
AC90V 5ms
: U3 Z& h1 h7 m/ L
AC90V 10ms " S# H6 q" Y: \) Z
AC264V 5ms
& u H3 i" t, V! ^: U+ x* W; v& i
AC264V 10ms
5 ~$ c* \3 v5 T9 X4.6、系统延时时间测试：
9 C, ?8 j, N8 ]
0 H j( Z. y; L! b `# B
, X2 @, G! E. ?7 w9 U
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
5 W& R# P( B- a4 X# G
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
1 j$ T4 [) Y! O2 X/ f
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
" r& m4 x$ w v4 x* ?
THOLD_UP @ AC240V，100% Load & {# Y' O/ w+ q; v
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load + k" Z' l& l) U$ r5 Z2 \
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
, j) N) h) S/ z% u" a8 V4 {4.7、其它重要波形测试： N3 c o, E" M
8 Y* |# b& I W& m& j
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
# M" }6 Q7 u/ M* n$ h) L: x8 [3 a
8 Z1 j c$ f. N
AC90/60Hz，100% load
+ i, h' S$ U2 v; y% {& i+ `
AC115/60Hz，100% load j, _0 s' S4 W; x2 z& v
AC230/50Hz，100% Load
+ P) h* X# @: v0 G, z
AC264/50Hz，100% load - o; e- N1 {* b
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
3 V% X1 C" U( U, r
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
- O4 y9 a' B4 M7 U5、 EMI 评估测试
2 h% _0 J5 p& _. X' L; [) p5 b# z7 U% p8 N% o# J7 p
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）- e1 Q: P# E i% b) X; P
+ }9 s/ j: r' z. i8 ]6 B4 b: K' P
AC115V/60Hz 传导L 相
; Q9 o( k; c$ J: Y9 z! ?
AC115V/60Hz 传导N 相
9 K. m! a+ C2 x+ }1 Y
AC230V/50Hz 传导L 相 % s' U( {/ ^8 ^) }* F6 S
AC230V/50Hz 传导N 相 a1 [: A- c, O8 m- M1 W6 E5 w) D
AC115V/50Hz 辐射测试
4 i! P0 D8 @6 E1 S! H
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