本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
" l; r3 S d/ n! {
4 j1 G6 t4 ]2 Y! b8 H概述( |" Y. b0 R3 g; v: W
G$ L6 H$ ?; e: D2 f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。$ O' j {3 ]3 c7 x( f: j( a
/ \8 n! ^3 \. O: ^8 D1、样机介绍
/ f9 a* D4 w T" J5 F A8 B, g, v7 d: P" ?' c8 D" T; {
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。
2 ~+ R1 S. ?# o7 t
5 `/ N' z, o) `$ y$ T/ a' x% z
9 i& o. T: ? e9 O% @' D
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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 : x j5 x9 F( W8 J
CR5269SSG产品概述) p% o0 P% ~4 [& S; F$ v
0 J1 p4 w1 O; {! y# S; |& d! eCR5269SSG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。+ z9 Z9 R4 S0 u: n; `- F0 D
9 A! ^# R+ c# r" X6 a. N
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。, O) ~ Q) o5 x- f/ F
/ w+ L. k* q0 s+ ~. y9 V/ K. e
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$ U# }2 Q' y* j
& i+ w1 [( E6 c* M: K4 E! W芯片特性：/ H9 ` M' V0 F' J0 O" z
● 全电压范围待机低于75mW
" t+ {' ]. T2 O( I● 满足能效六级标准, q' A$ Q! n' f! c: b h2 t: ]2 o
● PSM模式降低待机功耗
$ F9 B: e; w5 C; v# Q● 内置软启动' x# |% a J8 y- m% H9 g1 l% ]
● 良好的EMI特性, f; E. }& R* Q3 E/ ~$ t
● 零噪声工作4 `( m! ~! o. D. V0 M: x
● 典型65kHz开关频率
+ K: \5 B7 b+ t" ?& r3 R' {9 k● 电流模式控制* K' E) {& y! P) E
● 内置斜坡补偿
+ p$ ]# Y" `' _& C! E● 内置前沿消隐' ?7 h9 r$ ? O
● 启动电流和工作电流低$ m# \6 l) }0 Y5 s* J
● VDD端过压保护
8 B0 \1 Z# t6 F5 C0 m● 过载保护& `" y# G0 J3 o' L
● 逐周期过流保护
. n- y, I1 l' n+ b. G: P0 C● 过温保护& W- u3 G* t, f7 u
● 输出整流二极管短路保护6 O" C) p' `2 r* _' H1 U5 @
● 四引脚散热9 n3 I$ D7 z# w. q V3 x
● SOP-8L绿色封装
9 M0 J# X# `* ^( o9 K! ~2 {0 S: P* b0 v* J2 y
基本应用3 \. a3 T( E! z- W5 x
● 电源适配器
: v! v" q+ v; X( U: m' H) @- L4 \● 开放式电源3 `# i" ]" b9 k
● 数码相机和摄像机电源
) p& ~' n0 p; h● 电脑和服务器辅助电源, U4 i9 j3 Y, m) g9 p; |
● 机顶盒电源
: e, L: ]( _+ G/ u6 |% p* c● 掌上电脑电源6 e$ D4 y8 {* r
1 t* w9 s ?; m% `/ ?" I$ ] T
引脚分布1 r) e9 b# j- b( f. h- p
$ t, ~2 @9 b. d; o1 w
引脚描述
; X6 E. k8 P& }- @! s( Y8 F: L% p- W6 z) C3 l8 o" u2 A5 G
典型应用- `( D5 v& x; X) }/ j
1 i) M' f9 h; A/ \( w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。
+ w; E- G( n# Y h& o+ Z
6 a) Q5 J% w2 \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 k( ^( T' Q# m& O% v+ k
8 i$ x( G$ _- W$ K2 W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。
# C6 W, ~: g. T3 e; Y }
: z2 g8 O; M6 Z! C$ @0 m. ]# e6 ^2、样机特性
$ V5 ]8 k [ z6 d4 |( `9 z8 ^8 Z4 V4 ~; B1 J3 H2 m1 I
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。
/ U+ J" |: \5 H0 c1 `; Z* |# i6 K, n4 K
2.1、输入特性：
# U) t0 i# B% V9 H# U, p5 \6 Z
- W9 c; K3 V0 G% ` g* o2 i6 y" P! F2.2、输出特性(PCB 端)：
( y# }/ s- h0 @9 K% G$ y" O+ q( L' G% X
2.3、整机参数：5 P. ?( T0 H- o7 ~- X3 ~
3 v$ l0 q# |" S/ S7 b5 T- c! }
2.4、保护功能测试：
5 L0 t9 ^" X* e
# z; n p$ O0 f2.5、工作环境：+ }* @, x5 j. o# u
% e' N3 z# h# X# h$ d! j
2.6、测试仪器：* ]( b. f# U! F/ F2 {
8 S( [/ Y5 R0 L: r3、样机结构信息4 ?+ |6 A# j! ]' W; N2 A+ e; a- p
& M: P- n, i/ S- O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。7 y% X( ^% O* v$ y
4 L2 V$ j# E% \
3.1、电路原理图及BOM：6 h. p1 ]& d8 p' m. W' T" r3 ]8 z
- M4 c! F) z% _+ z4 K: m
3.1.1、原理图：6 R4 ?' @3 s i+ N$ F% c
* l: }+ Q# K) r0 d9 c7 W
3.1.2、元器件清单：' ?9 z! E; F' a) x8 h* Y- B# H
: Y& u$ ?0 N+ @, k# k5 A2 o% n
3.1.3、PCB 布局&布线：* [) A2 C: L0 S0 H
4 h% ^* A' z( P, }
PCB 顶层布局&布线
% ~: V" c# U- H8 l* j. s1 @
PCB 底层布局&布线 $ e) k$ S# t( r7 K0 X) i2 Q B
3.2、变压器绕制工艺：. L( e* M9 P3 ~; r
7 S* L% }1 M- S. _+ w1 i- ?8 [6 m* V9 ~
3.2.1、电路示意图：
4 |; t7 _ ~" B
! ^( O# r/ ^3 c' m$ O$ k% l/ n3.2.2、规格参数：
& a* x- y0 `" J' ]: [; [. }1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
) L- M* |$ H2 [' S5 i2）材质：TDK PC40 或同等材质；; R) L5 l6 b& u1 |5 O& y+ `
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线； j8 o+ d- f0 x0 x) X
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
( _0 d" l* U8 y2 U% [; m: f5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；/ T/ o; Y8 g* W* i, b; w
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；& I+ M" i0 v' @0 Y' D+ s
7）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）)；
( y d! o( U& m' C, b. B8 Z8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；0 w9 E d. [/ j# ~4 S
9）成品要求:浸凡立水；/ J* n6 w0 m5 r
9 _: {, z6 g0 k) J& e [- C9 I
3.2.3、变压器参数:2 P5 B: g9 F; {6 V% l% h/ V
. P. h7 A/ u6 o3.2.4 变压器结构图：! q: ?- |( Q7 A8 C$ r/ G% C
1 A* M) A. y/ i+ [- f
4、性能测评
) ^0 O5 a$ t- O* y/ v5 u l! Z. `# ~5 A
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。
& C# ]3 O8 R# r B5 C2 E3 V8 q9 y9 I( k2 t
4.1、输入特性：
! |0 u& Q# x3 e6 ]' v) O) q5 f9 S& F: k
! K) v! C& ]+ o7 B% X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。) e0 B3 t. i& f3 ] X2 d
6 f# _3 }. ~0 g# s4 g7 t
, q' i3 L, ~9 n* E2 N% Y6 U& _
表1 待机功耗
" ?6 p m+ P; b9 b8 c! v( a2 q4 Q
表2 输出100%负载下的输入特性; g" u8 ]; S! }* N# b
$ s" N5 Q% E3 n g5 `表3 效率测试（PCB 端）
9 C8 E# q2 L( r1 ^7 M/ n6 R+ \8 P0 i" d( s! I) z: l
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）4 u% j' {# F. @6 j: s' n
( w' Y: T7 H. W K' {$ c1 Z1 ?. J表5 能效等级评估（PCB 端）8 g4 a; n' P; |! F
& N5 J/ w3 F/ t0 T$ D% h" u4.2、输出特性：
. {+ n) B( G# m; ?# i" C9 y( |2 \- d& C. }6 C& S& R
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
1 O4 S+ @& t% j( N8 `
7 q% o. h; F/ l- _1 ?% m( @
8 S# N3 ^* v. O' Z0 w7 L4.2.2、输出电压纹波：" U; h; v. x z3 k& W
( ^: \" b6 Y' g1 Y5 ]8 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。% {, H( }: k+ c& B. G" D, q h
) u& \7 c7 ?+ O- K% {6 X
# ]5 {) ?" Z% t' ?8 Q' _ }8 c, }0 ~+ l3 l
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
( x# L! |3 J( t3 N+ V3 ~
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
% o5 U, x, y; f* O$ E
R&N @ AC264V/60Hz,No Load + H b8 H$ E7 s% r) Q& q) W
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load + R' \+ |. g! i% j2 I+ o4 e! Y) }
4.3 保护功能：' k9 `/ a( X, H) Y8 t" t. m: c
/ ?$ ? ]; I* u d m/ a以下涉及过流保护、短路保护的测试。
) b7 z+ H; c, F" b' R* @; w
1 k* d( g! q# {& {6 D2 |: K4.3.1、过流保护：
# C4 t+ _6 w( @- t1 }6 n# U* S, A. G* Z( s+ R* \/ b
4.3.2、短路保护：
1 u/ v2 a/ v, k: ]6 e7 z+ n1 V7 k- S$ C! E7 j4 Y$ ]
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
. \. C* G4 L3 K4 a* t& ^; p/ O
9 T' G: D- g, x% S, N; {+ i: B# i4.4、系统温升测试/ w( B( W- k @) p
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。* k5 F. S& b+ Y: o7 p5 H
( A3 a! ~9 Q8 p' f: E
测试样机及配套外壳 j- S( r# ~% J& U
温升测试：单位℃; T/ b% {/ B- d2 T8 Y* P
2 H6 I# U1 ~$ G, x6 B0 x( v
4.5、动态测试：
& j9 k5 w+ p4 O- [& ~) F x
* q$ V5 P) R! n: v/ J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。* s; f. Z1 M O% l1 ]" S: N
' ^; N% u5 M5 Q' p4 [; v4 p
$ K1 h# O+ g# g) R' g" }+ n2 f
AC90V 5ms
& C; P- r! T ~6 d
AC90V 10ms ( m% u: b7 D6 z/ {/ n/ h7 s
AC264V 5ms
; {+ b% O- r) W/ A5 M# |4 v
AC264V 10ms N- o* {# D' W% d+ B3 a
4.6、系统延时时间测试：& A' x* o3 j- k1 l' o. \- g0 \% I
" y' {& w2 W4 u% S. H6 `
" ~$ @" R2 f$ ?, h# A
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
; A: z1 G; K$ U3 G5 k
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
$ {6 J8 W( g& g E/ T6 C n" j
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 8 _" p: e) n; a: {* A. x
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
/ a% k( Q) d5 g6 I( z, v# c8 T8 r0 @
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load 8 F0 @+ f5 m: |5 t- n, X/ _; `
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load ! }* w# D. h4 ^. _, \
4.7、其它重要波形测试：
o, q/ v. w6 b/ ^+ }- Y& p5 M" \. I% B* s% ]* s
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
0 P+ D9 f. B: d/ v( G9 z& f; }7 f1 e; k- v, b
AC90/60Hz，100% load . Y* A/ O8 k) D1 U% ^
AC115/60Hz，100% load
9 m, t5 u! {: P3 e
AC230/50Hz，100% Load
; L& t4 K7 N- q
AC264/50Hz，100% load
, W8 [5 a* G9 ]) a$ T# b( M
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
# m1 Q3 z' I+ R% \$ q$ s( F
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
+ L3 }* e9 e7 ?5 J2 W5、 EMI 评估测试; J. I1 q$ u. U4 A( n' j
' ^* |9 ?& N% [, _* }% 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） s4 ~$ c0 R2 }. Z L
/ E C1 f, Z, ~/ U0 m
AC115V/60Hz 传导L 相 " S1 `' K R$ O/ V+ X
AC115V/60Hz 传导N 相 , D7 O G, C6 P
AC230V/50Hz 传导L 相
8 `. x- x- f# d/ v4 o# a2 C
AC230V/50Hz 传导N 相 N: ^( A: i( y+ P5 K' E: [
AC115V/50Hz 辐射测试 . J7 U. v+ o; e5 Q
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