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
, H0 D- T! @' t6 A' D2 J/ k0 a& _1 c0 i# r. Q* Z t$ C
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。
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1、样机介绍% }. Y' |! e0 a$ V d, t
$ M; \/ X7 y u' e& @, ~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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( b+ Y% l, I+ U5 I; e" y9 x
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 3 U$ I o2 v8 p
CR5269SSG产品概述
3 i6 v& \1 p) T$ ?5 f6 R5 S, o. I- S' J8 q- s
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。( j7 S% R' K& a% w6 o& s& P5 {/ }
0 a; Z/ d8 ^% \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。
) E9 v' U0 B* b+ p: H8 x' P, m; m+ C1 A( a& c: D( q f5 h
芯片特性：
4 a3 Q: N6 K" ^) k● 全电压范围待机低于75mW
3 L1 L* c5 G/ t3 o; M( {9 P● 满足能效六级标准
; ?1 J& G8 d( N0 H+ k● PSM模式降低待机功耗
/ @4 R6 E S% h( m! k● 内置软启动" g" J7 ^7 P" m
● 良好的EMI特性2 @9 h! d# q6 Y6 _$ D5 H
● 零噪声工作
( X1 H* _' Y# e● 典型65kHz开关频率" d2 [3 e* ^) \1 {" x& M
● 电流模式控制
; ]7 b# \0 t& n! _● 内置斜坡补偿. n1 `8 s9 b& b7 U4 S( I; K4 a
● 内置前沿消隐
% H# P. E. Y+ a+ F" y● 启动电流和工作电流低( i. X4 \( ~( A1 J/ M% P6 ?: L7 F
● VDD端过压保护
" S8 x' p1 m; I0 s- N2 L● 过载保护
2 E, A! n6 t( |! I) r+ C4 e● 逐周期过流保护
5 Y; k+ B: u2 a2 o5 q2 y# }● 过温保护3 A( Z! [$ S' s# E, \' Z9 e2 l" f- k
● 输出整流二极管短路保护
$ q% Z7 a: Y2 A; q0 k● 四引脚散热
. w3 S: }1 R* \3 G8 m6 D● SOP-8L绿色封装
1 @* c8 d" ^2 \5 h3 m" d! Q" N2 R: F
基本应用
. x& K* ^3 o( c9 ]: v● 电源适配器- K6 i {) Y O: v
● 开放式电源" ~8 r$ X7 [/ n! U6 j( h( U9 F' i
● 数码相机和摄像机电源
& y3 H' A! ~9 S: x0 _- i6 G. b l● 电脑和服务器辅助电源
- Z% J9 z% y$ ~: c S" p● 机顶盒电源, l3 ?3 u( Z& A4 J" ?
● 掌上电脑电源/ `9 P0 l3 j. G; }
7 j0 o$ j2 o& [, }( G3 Z, [6 l引脚分布6 y/ z N/ [; W
4 W3 c U9 E7 h# ]
引脚描述
7 G8 N2 \) M1 |& Q4 N( O
3 I) E7 g2 u0 H4 d. Z% y6 n典型应用
$ ^2 n. z8 r {8 F: m- o" k9 n4 p3 _# R6 ]: u% o
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。4 n6 {% q$ U3 b) s
7 @! ~! N* D7 T$ R5 z. H( Z/ L
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。& ~, [, A& G+ c( d* I* ]; `
. U6 I( I" ~2 J+ V, J+ {* R
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。* U6 z$ k. V- o, _
& ^$ ]0 T9 r x2 s
2、样机特性& w# G# e& T$ U/ {) ] B E1 e" m
: ?( ~$ ^" \' ?* R2 e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。
/ U6 I) @" O) U) \2 z" I. K* Y& U/ E3 O" d3 b
2.1、输入特性：
, V5 U! Y0 u2 S4 Z
( q8 M) }7 X2 R2 r+ B2.2、输出特性(PCB 端)：* L3 q1 T% Q* O4 q" k+ s; C( Q5 U
. T- I- x4 r7 [" F% S; m0 \) z( ^) c* o2.3、整机参数：
/ J8 |& N ]; b0 O3 I0 S
7 j, h. K6 g6 Q6 ^# h% W3 @( L2.4、保护功能测试：1 p4 G% V6 x0 ]8 U: }3 Y4 e, b
S" H& V! ?8 N3 K9 u2.5、工作环境：0 Z' v5 t: j) N% T
; L" e- c' _; n8 G+ o2.6、测试仪器：, l, `, K: Y' f6 s+ p. T
% e6 a* s/ p8 d/ e2 V# k; E
3、样机结构信息- K6 k) U$ B r4 P
) W/ V! U/ d0 z. w: w0 k* i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。( i- u: v2 T6 l$ Y
, m. `3 p* k4 i* S' w5 d) l( S3.1、电路原理图及BOM：
: e. q* z( S( X! b5 F1 f
* m: ]2 r8 x/ @8 e+ i6 V* q3.1.1、原理图：
1 g9 q: k6 ~3 Q1 K; z p
' Z9 W |' ]: P1 I+ x& {2 f3.1.2、元器件清单：
/ r2 G) x2 T) r* e) V- y h2 m6 A. ` G% U; r
3.1.3、PCB 布局&布线：9 X7 d! Z8 `5 U8 A
7 T& ~6 l6 @. _) D! q! [
PCB 顶层布局&布线 / m4 E& i P) ]
PCB 底层布局&布线
1 J' P1 `/ J/ A' x; p+ Z3.2、变压器绕制工艺：
+ I$ G* e3 N' @% z ^9 A0 b: ] K: D; m) E5 P# w3 U; k
3.2.1、电路示意图：/ [, l' {2 m! M. S3 K0 z
1 [3 Z- f9 J( c5 F0 @$ j( o
3.2.2、规格参数：
3 ?6 D4 B$ A6 g$ M9 t, D1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
6 S( Y! P$ Z. w. x4 Z. N2）材质：TDK PC40 或同等材质；+ i3 l; q) ~6 F: l! A3 S8 Z
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；# g$ B( l# k: z- q
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
$ l8 v" L. O7 e, n8 r# K" |5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；7 S8 ~8 q! L3 |6 x
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' E) m/ f9 o) n: c7）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）)；
5 w6 Z: e c& k" @8 ~; f+ G; ^( R D8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；4 _; ^ l+ T9 ~- V
9）成品要求:浸凡立水；$ A/ u, y" y8 H/ V( u. M/ ?
: P' C2 y7 S. l
3.2.3、变压器参数:
$ m9 m6 L( K* r8 ^3 F) k8 ?* b3 D" z1 J; f4 q H" B; z
3.2.4 变压器结构图：
5 ^+ D7 e& `, @7 k3 M2 ~2 _2 w8 [/ Q {- f. p
4、性能测评
* @" m( a9 T& G2 S$ l
, Z4 g' W; l0 n5 _5 d, \% i3 g) t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。+ Z. {7 c. L% ^, S. i& T* j( g3 e
- o# ^2 _: m& [: Y& V. Y
4.1、输入特性：
- y7 s, S" E! {1 G+ ~- A, o7 U8 r8 J- O: v/ ]
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。9 k/ a/ l+ k* K
x1 u8 f% K; I, _2 }% V) a9 T1 Z/ x; E$ `
表1 待机功耗
6 h' ?& Y4 w( p1 {, R P; {5 t( P2 z o i# o4 T$ s, P2 h& W
表2 输出100%负载下的输入特性
# S1 o9 r- m# b/ b/ G9 i z
# u% _& O1 o# g! J/ v表3 效率测试（PCB 端）7 Y3 U! k6 _" r7 N M
9 k4 } }& A# H4 J
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
9 w, Z" L: d5 f- B9 m M i1 {0 q" i6 z2 O3 }! G4 w/ {( I# z: N
表5 能效等级评估（PCB 端）
4 k, h E& K1 b$ L2 J8 O* U5 Q; _* Y3 {5 _3 L
4.2、输出特性：+ F! \0 D( z* @3 ]
( A0 `# {4 X: F
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
4 }7 R- m( i9 C/ L" [
8 ]) e% a- s6 `' h! C! X2 b0 N2 k9 E! [0 `7 s
4.2.2、输出电压纹波：
4 X* }7 Z, f! ?3 H7 Y
0 u% ^9 b2 b" x# H3 t. U- a3 j6 a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。
- p) E* `/ n8 W6 H2 n: b( }/ `3 ?1 p9 @* k8 X0 A# z s4 v
+ x: L7 x. R# g
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
4 g" a+ z4 G6 Q' V
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 0 h* e& u) s! {% q3 j/ |
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
9 h) u- {& [( d7 R
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ) ^/ k5 n, d6 c6 x
4.3 保护功能：& y5 F l. b" T& S0 |
; R$ u1 r2 h! T/ I2 Q& k! p以下涉及过流保护、短路保护的测试。/ Y) B7 J" J6 x3 o4 ~
4 C) b- s5 Y4 k1 T7 \4.3.1、过流保护：
, b7 E* {. B2 W
5 \, \( y& n m4.3.2、短路保护：
% H% y6 w- L) R* ]4 |
3 v' \: e. e1 r$ |$ ^; [功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
% j2 o6 H- |5 U9 a
/ a. b$ J6 k5 A6 h& |9 E, M7 b
, f# Z1 U7 R" S% g; e4.4、系统温升测试
; \8 r7 u6 `! o" |/ f5 Z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。/ q" e& h4 z1 u9 F$ \% m, f
* r. s+ X7 T3 A' C2 u, ^7 p3 @
测试样机及配套外壳
+ V7 S. i4 \4 ] B温升测试：单位℃
0 o% }# L: a/ C! M
9 N5 M6 C: Q' H( d3 {' y4.5、动态测试：0 n( E4 s; X( f- e0 Y0 c
0 I; o* L" I/ U8 Q7 O
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。
! f4 `, v$ H& y' B2 R
* g( N3 J P5 U" Z Y
/ z( R& X* g: B0 w5 Y% b/ h3 f
AC90V 5ms 2 Z; W- D5 L# g0 a( \
AC90V 10ms , P+ ^* Z! t) Y& W) s
AC264V 5ms
# j5 \" `9 Y: `# U1 p$ y& V# ^: x
AC264V 10ms
$ X2 V+ N. F8 {; r/ [+ P$ h1 P4.6、系统延时时间测试：
F' O. j/ N5 U9 | h7 S& ~
) ^3 e! @. k- I: Y5 m4 W6 ?
: k- e- K% N5 T4 u' W
TON_DELAY @ AC100V，100% Load & q7 e4 T6 {+ a5 |. k0 u
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
) x: ?+ x, o, { C
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 1 U8 N6 _4 ?6 }) d2 n' ~1 Q& p, c: v
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
8 L: _ ~- o8 {& `% `
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load & ~2 t& U' s9 B) f/ T/ y
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load ) B6 r& _0 C: V- V7 u/ }
4.7、其它重要波形测试：; G6 b3 K) c! k) Z1 o2 a
' }3 o" J* N: r* ]' m MDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：" r; c7 J2 G2 G9 ^( R
9 q" X3 p2 ^6 j! p2 W3 R" a
AC90/60Hz，100% load 1 p# i4 w* B w: R# A
AC115/60Hz，100% load * ?% _* T4 ?0 y$ d" q3 z" r- _! d6 w4 Y
AC230/50Hz，100% Load ' i: W! S- c& ?0 n! \' K
AC264/50Hz，100% load
( v; N( `$ {' y/ V2 }
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 3 x. I( H; ^( Z+ y$ p w) Z, R
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 6 |6 ^) @$ p& n" w0 M
5、 EMI 评估测试- \$ U! Y; u. k& w# U
8 l4 q- ^/ }5 U5 b9 s& s+ Y2 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, x+ i& K; s+ C2 i- i4 |2 z: v
AC115V/60Hz 传导L 相
/ b6 z) M' Q, l0 w' U) q1 q
AC115V/60Hz 传导N 相
3 k9 F4 J# G! G
AC230V/50Hz 传导L 相 ! r$ B c% u: z' b8 a' f2 q
AC230V/50Hz 传导N 相
3 m) v5 o' Q6 M1 Q7 Y* O
AC115V/50Hz 辐射测试 : g! }- ?- W- |3 W$ Q8 X: u# @. y
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