本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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$ \4 c. f! X4 q. K4 C! e& [概述. q7 v# l% ^3 _3 p9 O. K
* x T/ k: r9 |2 b5 y/ i2 E+ ?" A( t
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。: }$ X- R- N$ T9 c7 }, v; m
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1、样机介绍
* K9 }5 |1 ]# F9 M
6 C' E* @- X! {9 ]" J O; A$ v/ \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。
O6 D1 ^. E- G [5 v0 ] k. ]# d2 o
+ r7 O) x/ i6 L$ D6 F2 a
1 [& s; n: S2 r# O0 h
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 6 H0 l9 F! d: X& {
CR5269SSG产品概述
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$ M9 L3 ^( K6 A: C3 LCR5269SSG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 t) Y1 r2 M; G
' N, E" Z( I, h) H5 V. z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。
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芯片特性：
% y A( ?7 O- A● 全电压范围待机低于75mW
- K" ?7 f/ _& q: V5 {$ T● 满足能效六级标准
/ I3 H# u; D, K8 w! R A● PSM模式降低待机功耗+ l, N) y. a( g5 T4 Q
● 内置软启动
/ ^$ _3 A% s L1 P3 C- f1 K● 良好的EMI特性
/ `( H; x, M7 P6 `6 p● 零噪声工作9 o Z( E/ [2 M6 F1 M3 m
● 典型65kHz开关频率: D, R4 p7 Z9 I/ R! t* b% i+ u
● 电流模式控制
, t: w$ p- Q# a' x% U1 z8 u● 内置斜坡补偿: ^! q8 t) K& w% S' @8 a! E. ]
● 内置前沿消隐$ M5 o* K7 t5 e3 N' K- j' N
● 启动电流和工作电流低' c. N' [0 o, F) y# ]
● VDD端过压保护
5 m. ^5 Z* s2 `0 i) K9 O v8 E● 过载保护
4 n8 }! d& E8 A, ?● 逐周期过流保护
! b3 z. |- X8 F* i7 x* p7 e8 x( r● 过温保护
" e2 d6 z& r$ ]● 输出整流二极管短路保护! g- n) w" y/ ?- k2 ~" @
● 四引脚散热+ d4 C1 _- V7 W8 _) x! r
● SOP-8L绿色封装
: [( P- R2 M0 g, a) A- M) J/ P. R8 C, R, f+ }5 P! _
基本应用
# h) [8 o1 W* z- O& E/ ]$ Z. k I● 电源适配器4 B) u4 u9 p2 _, {
● 开放式电源9 `$ x9 B' f F8 e: A1 p! }5 [* v3 O$ I' g
● 数码相机和摄像机电源
5 P; j& r/ r, p( {1 {● 电脑和服务器辅助电源
3 `# }# D$ _! h, ^● 机顶盒电源
. H3 G% q: r9 G. `7 @, t! a● 掌上电脑电源
9 o8 ^' I# J1 ~; h. p1 @& N1 p
* E' r, V" }1 n/ } i# W引脚分布
1 f" b; t! A$ Q8 U. l. H! x9 Z* H/ M# B) c4 D* c; I* A O
引脚描述" R8 }; M! B) ?) b" s
( q; W! n6 b& t+ s典型应用) t7 q+ o4 u+ C7 u! P
5 O1 @1 ?0 Z- Y8 G! d) y$ j3 ?
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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+ S9 j. f$ u# F! z5 n' b7 v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+ ? V+ p, `* d
: L3 K+ m0 u% A1 n* C2 }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。: z& r) @2 T% ~9 S
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2、样机特性- r% X. ]. O7 C5 t3 o/ q
5 S. @+ ^# k2 J1 M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。
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; q2 A! V8 I- u0 h& y! V$ S2.1、输入特性：/ r! D o( q* X
# X. W( O2 @1 h! R5 v2 ]" R3 b2.2、输出特性(PCB 端)：( p. W5 V( V$ `5 I& k. V
7 E1 [( B/ w& [2.3、整机参数：5 ^$ w. R3 N4 Z. w1 W8 ^9 n: |
- E( f4 Q% e$ K/ g' ?8 Z5 U
2.4、保护功能测试：
( {% l" p8 N+ u& X6 o( }* c" t: K( ] `) s5 ]3 ]# B' z( s
2.5、工作环境：# L! z; ?- U+ f7 H
& y# z( l6 {0 b) d
2.6、测试仪器：
3 o# P7 f0 y4 F: G+ P2 H
& o) ~, P8 w* r/ s8 {+ t; k3、样机结构信息
0 h8 J3 y; x4 a1 E6 x) H6 v* _% V; U2 U
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 N! o& H$ V, g
$ ]+ [9 Y( N$ O3 x$ K+ {" z( K3.1、电路原理图及BOM：
. f9 b! ~0 w8 H3 y! }8 E+ Q& d( d: ~. g2 G
3.1.1、原理图：* n9 T6 V; w! }$ q" ]% |$ q2 A
$ g4 Z6 }$ z6 `) ^% n; t# c1 W3 T7 d$ J
3.1.2、元器件清单：# {4 l( S# c! u s m5 P
5 a% @& q0 ~, @" D- F/ r5 K2 y3.1.3、PCB 布局&布线：) e* b& z) v% d% \7 M/ I" h5 A
3 \( s0 V# W1 |9 `( F0 n- `# k& q
PCB 顶层布局&布线
5 |, c8 i1 ?* E7 N/ Y- A+ s0 p
PCB 底层布局&布线 X. T5 \/ j1 e% A
3.2、变压器绕制工艺：- e9 Y9 l/ X) F! l% V0 h' ~8 s7 A
" W* s% p* q: l
3.2.1、电路示意图：% \8 t# x, b. }$ g# | \; x
U$ _1 ~! L: M& a2 a: m2 G0 o% g
3.2.2、规格参数：
5 T5 l) u9 d6 Y/ N7 s8 w( O* I1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
: ^; Z6 h- ]( B2）材质：TDK PC40 或同等材质；$ I9 n" A8 d6 i& d# g# S7 K8 S% w" ]
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
/ t \ K% R/ h4 C% @8 X7 j9 C4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地+ C+ K' }& O8 ]% z: C3 m) R
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
# r6 R, J& r$ B# W# z, I7 \6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；# B) V, ]) `+ O8 x
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）)；
0 N8 F" D* f u3 E1 \8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
' q+ q5 x7 B; P: _& S9）成品要求:浸凡立水；0 q2 w0 \* v Z0 `! Z0 S
1 h7 L7 ]' U7 c5 M1 A. w3.2.3、变压器参数:
0 x+ [5 T$ w }' h( H; Z Z, c8 a. c9 u* s
3.2.4 变压器结构图：& H* D: e t; |8 {8 W: ^# |& g
. B2 Y; W+ ~- x3 H) K1 C6 b' y4、性能测评
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0 f7 \* s. n+ t: B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。6 c, x; _' b+ [$ g# X9 ]+ G: t0 ~
5 ?7 c. D9 p2 F0 u" K* c/ K4.1、输入特性：4 {% ] y. K/ R0 j, r7 L
& L3 r* `1 H3 J) l) y- o
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。
& {4 d/ {9 _- _3 ^( w
) o. s# B+ ^: e8 w, [8 {& `7 z4 N$ ~5 V
表1 待机功耗
; ?. s8 N% W1 y9 W: F& V) h
* ?- j% H% X! A/ m+ g表2 输出100%负载下的输入特性
1 L+ q8 H2 {! c. I4 V
9 R }# b7 K" X8 F* n8 I. I$ ~ h表3 效率测试（PCB 端）
& \- e, m5 B% i( F, a
( o8 _- A' v; W! n表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）7 o V! f' Q0 R
4 e+ R. E. A& t" B# a1 w, }+ J1 E
表5 能效等级评估（PCB 端）; q' C6 [1 L( [4 G
1 f/ f6 J% k1 r9 h# y J
4.2、输出特性：
' v; {) \1 |7 O% e6 ]4 N& e7 v4 J7 e# _5 E2 Q2 e/ H! k# Y3 [
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
; {2 W! Z. \, D* K5 s+ g: b7 w2 _3 d& ^& e, |
' j! U" e& {' o: H+ d8 r4.2.2、输出电压纹波：5 k X# Q" O& s% V" [7 A& G' h- B
6 Z8 Q6 u# u. J8 f4 o4 l1 x6 L: ]
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。0 Z/ ~) R9 ]! b" u/ f+ [6 q' H
4 b9 p8 s- b. N
, O V6 z5 d3 D+ |
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
1 U2 K R% R. d$ c9 x4 k* |) L
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ' k6 v3 S* v* W
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
$ j( |/ M# J/ Z; Z+ `
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load # C; D8 [/ K$ t, }
4.3 保护功能：2 L" E! z) Q2 G3 `8 D
- K1 S) D' O2 r( @9 K/ d, w
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' w( B6 @& L2 V \* \
6 m2 o, V7 N4 B4 b% l8 I3 A4.3.1、过流保护：6 E& T; x7 i) s# C" r8 ?# n
& Y& l# `; Q2 _4 O, l4 I
4.3.2、短路保护：8 C s, U) r, K! ~) j/ {
, b: |; S5 j: Y8 ]8 C功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。- p0 n- U3 n9 ?/ ?5 t8 k6 V
: `* x! M1 f7 d4 g
/ o7 [/ W# |8 g$ K D, }4.4、系统温升测试
0 q( v: i4 T ?1 L% [2 c; G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。 j* i! D* E8 ~ U; L2 Q
_5 O% r: c. v/ v, K# U- f) @' g测试样机及配套外壳 % t% H" A, z, Z9 |5 c: C. t$ x! f
温升测试：单位℃
! d2 n0 \4 A" T. }' ~" T
9 m1 H8 W( w+ j1 R' o# i' C& F4.5、动态测试：
! J' {7 u& F5 G- I7 k. p
" W# j: C7 j% h8 s" k3 G9 I" B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。
( O; g& B: T. a( T' g$ ]5 }4 }) n" }" f, G4 i$ O* s( J8 B
! g) w0 h) a7 l* e& K; y
AC90V 5ms
8 {& b; }% o' \" N O$ h+ o
AC90V 10ms ; ^0 l9 k; F9 g6 [
AC264V 5ms
- l& T( Z. d* e2 Z
AC264V 10ms
* _' y* l- g1 W7 n7 [4.6、系统延时时间测试：
) D5 m. |- z8 s, L( s4 X9 d8 G4 J* U
, v8 a7 U' {( s4 w
1 P' K' Q4 S: k" a& t3 j
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
# s0 B6 W' d) L, }# q
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
3 I+ e2 Z& e; P0 m
THOLD_UP @ AC100V，100% Load ( L" K9 h* L! e/ ^9 h2 J
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
' ?* u# h! s, J
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
0 ]# V% Q6 S. \# M s
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load - a# E$ E$ U7 @7 Z) n' s5 }7 Q2 F
4.7、其它重要波形测试：7 k" s8 @+ R/ S( ~* L
4 X" |6 s7 }1 m8 Z( C1 b
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：+ W$ i- E; k J h1 N
# ]& x4 U9 e& H1 r' d( L6 [
AC90/60Hz，100% load
# r3 V9 Q; `8 u) r0 M
AC115/60Hz，100% load
5 S( v9 b( ]6 o3 j
AC230/50Hz，100% Load
, L. D- I [# n
AC264/50Hz，100% load
2 W: j; w' Z9 }/ r6 M/ {9 A
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
* c% q( p: n' S9 a+ }( X
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
3 [! Z) D( |6 e7 T% |7 A5、 EMI 评估测试
) m& T5 c! H3 p. o* C
4 D8 O) |. L- }! T- v) x! f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）
+ J# ~% U4 o8 T0 |+ {" a+ f
1 r! [' \% E# |7 g# Y9 L' M
AC115V/60Hz 传导L 相 / M- ?$ A3 z* a' M+ T$ o
AC115V/60Hz 传导N 相 . g0 E$ L! I- d; o; u3 H# ?" D
AC230V/50Hz 传导L 相 5 O7 C4 P- H% h
AC230V/50Hz 传导N 相 # m8 c4 t' K+ ?) f, ]+ x% \
AC115V/50Hz 辐射测试
. U: f4 i4 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