本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 1 y1 U3 I( I; Z4 e% D3 i
2 D- X; H1 y! l: X# L$ F; h. p: C概述
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# T8 h. }8 K: W* v9 T; p2 `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。
z) Q7 _, M5 c. ]
/ e2 [& A. t& i) j1、样机介绍
3 w1 E0 I- x P1 a
. h! O7 F4 G8 `1 b3 r7 E- D" A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。
" M/ e/ ~- l D
* E$ p8 s6 n$ }8 o: K- L2 r
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* s, |5 ~4 t- M+ ?0 R5 R+ ^$ n
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 ! }* }2 Q, X+ I. V% Y# F7 |
CR5269SSG产品概述
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; l$ d/ p8 h$ P3 RCR5269SSG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。( [, @% q; z# o, n" m
. |$ G9 r x+ d1 w) O3 g
芯片特性：, H( V* F; U7 u2 h, r0 B+ y, t+ L! y
● 全电压范围待机低于75mW
) [- S% F1 n5 I+ Z● 满足能效六级标准
6 }( ^1 a* g8 U$ C5 C● PSM模式降低待机功耗3 C# }& M. A0 e4 z
● 内置软启动
( O' I8 y" W- C$ {' x$ g, l● 良好的EMI特性
2 c& E6 F# I: ]% r; c+ ]8 h● 零噪声工作
7 c' L2 U' j7 J+ G; I3 C& {● 典型65kHz开关频率& z! T0 v1 n6 o+ W" H, a+ a
● 电流模式控制
U, x- A/ v4 t7 z● 内置斜坡补偿
" B* C* B) ?1 d9 s6 d5 |● 内置前沿消隐2 I1 G+ H; x' `5 f( `
● 启动电流和工作电流低
8 F g9 p% u% N% H" a● VDD端过压保护
1 V. [3 R& Y' ?" b4 G R9 e( m● 过载保护' c) J! G0 y5 m. p, s- o
● 逐周期过流保护7 ^/ M) u* `6 Y5 T$ S {
● 过温保护
; ]5 z8 {. I0 I) }1 }, V' l8 N9 G● 输出整流二极管短路保护# q6 [: C5 U& o* @( O* g% y
● 四引脚散热& c7 `2 X$ a1 G: c
● SOP-8L绿色封装
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基本应用7 C0 j4 [0 {8 J& ?
● 电源适配器$ R6 F% c2 w" l! S7 i! X
● 开放式电源
% X6 q0 v i; }# X4 ^" y● 数码相机和摄像机电源 k `$ T) y; t3 l
● 电脑和服务器辅助电源
% h3 i) e' ]& K$ I● 机顶盒电源+ R, X: C( }' j' \
● 掌上电脑电源8 J9 o, D% n( d8 {
& K, N* I2 }1 l/ H5 r
引脚分布) R9 m5 r7 }( a0 c8 l
1 }1 Q2 U9 X- { P' w/ x" a6 l引脚描述' c2 @5 b5 r" ?; K
& O8 R3 Q2 Q% g& D" p/ j
典型应用
5 n1 n' a0 [# ]% y
' c9 }4 e2 z+ X% `- b6 A$ h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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' i3 n' ~8 y! H6 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。
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( `, v' F% V- v& Z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。
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0 \+ z. p0 n; Z: m6 ]: R2、样机特性3 v6 l6 F6 D) t1 T
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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。 e) c" O) \! a5 F! }
) A: P0 y% B* Y% l- P* `$ U5 q
2.1、输入特性：
; Z& B/ [5 x7 W, \" E! K8 e. k
$ j9 o4 R: {. E/ X, z5 u6 K2.2、输出特性(PCB 端)：
& F, D/ D+ E' G4 o, j
$ c( k h8 N( e u3 P( v6 B5 w( W2.3、整机参数：
. C( F# B( a/ Z3 v. J( z. u1 O; E, ]! G
2.4、保护功能测试：5 \3 z% d6 Z9 u7 [
5 |! j: `, y8 R v8 L# i. }
2.5、工作环境：
1 s, V0 C& X% y" o& `7 K6 g2 L; `1 I6 `* J
2.6、测试仪器：
l/ i. j: R! Z& o( d
6 m( C7 H7 R$ ]) _7 ~2 m3、样机结构信息
7 k T+ k/ t" C' u# `
( ?+ a: G. P. k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。$ O2 ?2 p+ ^4 h3 R2 U& d
! @+ y* J4 z; l) r X$ }3.1、电路原理图及BOM：
4 E' G% J+ Z& }% j2 T- u. Z
* L' {" V$ C+ M8 k1 y" n8 e3.1.1、原理图：
% ?& i6 k k) X8 `4 I; ]( S6 }8 J3 I. {
3.1.2、元器件清单：
, p4 Z: {# D" p' N& O( J) d. _. |5 G' V2 C$ y2 \% a9 q
3.1.3、PCB 布局&布线：6 U i3 h8 m& F: u
) m* b- w/ m6 f& }0 P6 {& ^
PCB 顶层布局&布线
* l8 p1 ]- V3 }3 J
PCB 底层布局&布线 c6 q7 q. | ?* S
3.2、变压器绕制工艺：
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/ y. t' j- S: f: I3.2.1、电路示意图：
0 S9 C8 [6 z0 f/ N
0 r- W4 Q! b: z; l+ j3.2.2、规格参数：# }8 }, b9 y: {; u
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
0 G# T7 v3 W5 f$ D7 @( L" ]; X2）材质：TDK PC40 或同等材质；
, Y' g T+ R3 i! b' W3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；# x" Y, E2 `) E9 E3 v2 D
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
7 Y. R7 T: t0 f2 E5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；% ^9 E. C# D2 W, t7 I
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
. o$ u7 N! m+ q" H7）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）)；) o0 l& v& _4 O0 J8 o
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；: ~/ i, ?% e4 _1 \
9）成品要求:浸凡立水；1 I) [9 {, i* w+ \9 _( v
. |. a9 t6 f i6 ^ W' f; Z X
3.2.3、变压器参数:( b. s' Q/ }# [
" |. c* S3 |& T+ q' X3.2.4 变压器结构图：
' _8 t: M+ Z6 `2 X- k" n0 A. j3 H: S+ `7 F! v _2 L- d1 R7 n/ u2 _% _
4、性能测评' ^6 ?3 S: J0 q! k" L. B0 T" E, }+ {
( g; c, Y" U2 s$ L: n/ D2 O
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。
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4.1、输入特性：
. \; X) b) G) m* {+ P+ h
C; q; e7 W' s2 Z/ x* |3 S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。1 Q! q8 R2 F% o
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) k- m& }9 H4 }/ c) K5 \
表1 待机功耗
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表2 输出100%负载下的输入特性 O. a4 J O7 Q3 e1 z; |* I
" I, x" ?/ \7 K表3 效率测试（PCB 端）4 b2 @4 D& b/ h1 p/ c
5 l6 K- e0 k2 S# f( h% i! s+ F表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）3 Q/ C& @% E9 g( j
0 P i0 Q& q' _6 k7 Z- u9 V表5 能效等级评估（PCB 端）4 m- _* r9 S8 B- E1 R- V
8 j& N( M2 [5 D% R! {- |0 M& ~4.2、输出特性：
, t& K' @# u7 M3 d- Z( u. e1 r" d7 p+ X8 y8 Y
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）; l/ O& e; u' f" f: }1 S: x
$ b/ i8 e5 D% k" l3 X9 l( c8 r- Q, [: z# @, G0 @
4.2.2、输出电压纹波：( h' n( [$ s$ y: }
* w: q2 M. y, ^' E* J; b7 b; u' g
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。. B2 e" [" G# g: j, b
$ k! O7 Z! T+ G }: [! Z9 m ?2 S
. V5 L- } M; U5 M
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
/ I2 G- y8 e/ W4 G
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load + ]: ^' O& J9 |0 Z
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 9 _+ _5 p' c( V; b9 p" w6 }
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
1 S5 D5 h+ I) o3 X: L/ A% A* n* L4.3 保护功能：
" g! i0 B, ^1 A9 T$ L4 f: [
% ~9 A$ v) ]; X. |' F+ v! ~以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ E' [& N7 q( Y/ l% c; k( }" E5 L9 y4 z, f0 [
4.3.1、过流保护：
( l2 |! f& ]9 j& ?: _
' V3 b, _% n9 {+ M# X4 N4.3.2、短路保护：* {. R9 A" ^( \; V* u" [& f
% T* g; `- @, p- g2 U. M
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。# p4 Q/ m2 H& f; K& P" P5 }
" B8 W1 w6 C# P& u$ s* n* E& Z7 D
" h4 Y, e# s$ U# |9 @! A4.4、系统温升测试2 i% u8 T2 j& W! U
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。
1 c' U8 |( \/ ?3 k* k5 p" D4 l! J) C, [
测试样机及配套外壳
" w2 M- V' v& {# @$ `, w3 J2 A温升测试：单位℃8 d0 J* h1 r9 R& c
- L0 S$ M. I: ?+ e$ P5 g) x4.5、动态测试：! U' X5 n4 M7 ?, S4 i4 Z, F J
( n3 I8 c1 w1 r4 |' t* A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。8 F2 M' f- G2 r, }1 S* g2 J
( J& W9 w# @- h- S/ B( f5 s; W
/ L {' ?9 R) W/ A$ g& I
AC90V 5ms
! Q0 S. E$ j; N! C/ K/ P
AC90V 10ms ( m- |' o. d0 g4 E
AC264V 5ms 9 w3 x2 x+ |5 x/ ~* o5 g3 R# `
AC264V 10ms
# a9 I' v; ^+ {( x0 ^7 j: C4.6、系统延时时间测试：9 f; Q% Y6 ~$ s/ p B( E
* H8 E$ m: Z( B( G
5 O* p- U" B1 h! r
TON_DELAY @ AC100V，100% Load & \3 i% v. r+ A9 z4 k8 E
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ( ^& V2 K" `# k( @0 U( ^( V! O- O+ `
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 2 c& M7 \( w6 E& s, ^, E, R' L
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
. i! L( C }& B- c( G, {1 B
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
. N6 Y j' C' b) }
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
, {7 p! n! V0 m; E9 k' q( g4.7、其它重要波形测试：
/ o- X; z' P, r! h0 V( A
( I# [! r( m! w/ @5 s, t2 dDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
- Y9 C7 X* T& g
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AC90/60Hz，100% load
' V, Y3 k0 K6 `' y9 Z0 ]" B& a# r
AC115/60Hz，100% load ; l2 I2 D& h8 h" ^, F5 e- o
AC230/50Hz，100% Load : e4 X- @$ t" p, o' n( n" [# J$ \
AC264/50Hz，100% load
, K( _/ ? {; L8 x: k, w
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 - R3 W: ^& [" f2 E
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
/ d$ x5 F. \* A! B5、 EMI 评估测试& c8 d8 {& Z6 Y3 ^
/ X4 s) r7 D) V% x b! Y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 Z" {; q) b# S
; ?1 n, q v8 S1 E A
AC115V/60Hz 传导L 相 , ~- ] R# |6 d( i
AC115V/60Hz 传导N 相
, Y/ r( q( q- w9 G( g# M
AC230V/50Hz 传导L 相 0 m( i, n# y) A3 {! h6 B
AC230V/50Hz 传导N 相 ; m9 N' K* ~" e! s
AC115V/50Hz 辐射测试 $ |2 a! D @) C9 U" X( W6 U; j
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