本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 + L, ?3 @ m) \8 s' X( h
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概述
/ Q7 l! r! O7 S! v$ s; ?! H* _4 Y" p8 a/ I7 L
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, J0 w) e6 L
2 k5 A/ p) Z V& m; b1、样机介绍
4 Y8 y6 I Q% D4 _3 w
; y2 {9 N" c% O, t* Q5 ?' \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。; {$ w( u3 r' B) d6 i
4 e2 N* Q+ M. R+ Y
7 [( S' @3 }% u7 s- p. w
8 P0 Z9 S2 D. @: t% O0 bCR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
& o9 {2 ^. ^8 ICR5269SSG产品概述, a9 t* I0 [+ i' Q. w* s; `" g- v
2 y. C5 d/ A8 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。
9 h( i+ ^7 j6 n( |& i% [; Q/ i1 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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: F0 [9 ` X/ L! o芯片特性：. E9 Y1 e) } H5 I8 L# N
● 全电压范围待机低于75mW
; E" Q9 ]6 v7 D● 满足能效六级标准% |; y# X* T8 Q( ?
● PSM模式降低待机功耗1 d2 D6 g: R5 a; o' a( a) O2 J7 K
● 内置软启动
+ X3 u3 F- V. u* `/ j X& [/ z. Y: o, L O● 良好的EMI特性5 h4 F. H4 a. L4 [9 F @8 K ^
● 零噪声工作
Q+ l9 {+ ^8 i& k& c' C* L6 }. O● 典型65kHz开关频率
) ?" x. _ v: n3 Q% _" [, L● 电流模式控制3 V F( R4 U" q {: | g. R- l1 a
● 内置斜坡补偿
" p/ f6 Y6 k/ {8 b● 内置前沿消隐
% T" o" ?, l8 p1 K- H● 启动电流和工作电流低2 Z/ g0 a" y0 H! q
● VDD端过压保护' {; B" ]2 V6 ~# D( M8 X
● 过载保护
* t) i9 w; b* T, a$ D● 逐周期过流保护0 o% ?& ?2 t+ C6 o
● 过温保护
% g( ~6 D {# Y0 w3 @5 Q● 输出整流二极管短路保护
, G9 z3 Q" H( X● 四引脚散热1 b/ b7 B0 e0 p$ T. ?. Q
● SOP-8L绿色封装 T7 g7 U7 s& _" ]
" L! `8 b1 R; @6 u. U, T: O" g基本应用
" F) V" q: Z; R' O" X. S. v● 电源适配器+ R* ]0 t4 B$ h$ {8 j; s- t9 a: p
● 开放式电源
# v' C/ }$ e4 j* B● 数码相机和摄像机电源9 f# P9 Y# u# F7 A. I2 i
● 电脑和服务器辅助电源
! f" h( T* x. P) V3 G" [● 机顶盒电源4 X* D( N, t* V) N/ p ^
● 掌上电脑电源
7 G1 s0 ]# O9 Y& {" g
. j" E( O1 o2 s$ n# E引脚分布+ \2 D7 z. L& H% j1 F/ `( s
/ `! @- a) j/ s8 }+ H. }
引脚描述+ ?9 o( A; X% U% E
1 \$ X2 ^+ a, T& d' A
典型应用+ h, ?( J3 n, U8 q
/ p& i8 V9 m ^1 @$ y! m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。" ?% d" o& e2 q' f
4 @* v2 X o& I0 L! c: j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。! U( Y( |( W9 j' d6 a
" b a) e5 ?( H4 j* z4 Q& f
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。
! ^/ |. U+ m- |4 b4 M+ `2 [: g
2、样机特性; j+ J9 _- W8 c2 q; }
, d" R# ~8 _+ X O
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。
* I' y4 d, f1 L5 L% I
/ F+ @# J' D" d7 Q1 P2.1、输入特性：
/ d) K/ T2 A8 `9 U8 C, @! D2 L: F- A6 M, f. }
2.2、输出特性(PCB 端)：5 J4 U! f+ V: z4 ]
4 {5 @6 [# z- s
2.3、整机参数：6 @. A* X. a4 @! @. p# c9 n
2 S1 o9 D1 Z# ~4 H1 R' M- b* T, Z2.4、保护功能测试：+ ~% y3 s) f3 `
6 Z- f% o. N# z' l' E2.5、工作环境：
' \- @9 b0 _0 `4 g( p" f6 @, y1 n6 p, E7 E- E0 @( R& O- y) z
2.6、测试仪器：
4 [4 l0 x, [1 p. a; U( x2 D
7 ?" }% H* r2 Q/ N$ I3 [3 s H1 e3、样机结构信息$ m) |8 q% i* i8 |" e. `; t* b8 G
+ g2 w# V, h2 J/ }9 J
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。
) ^- a4 U* D& }+ ^, y( \) U8 c, ]$ R+ g/ ?
3.1、电路原理图及BOM：4 G, ?5 N6 K. H6 |; ^
: T, X) G! ^! l; J# z$ a
3.1.1、原理图：. x l8 @$ @' {3 r
5 ?5 E: n" D) v# ?3 a
3.1.2、元器件清单：2 c( Q1 E! q6 R9 |
0 z l4 m' s2 \7 R3.1.3、PCB 布局&布线：. y N9 l6 o8 l7 Y5 F
8 @4 \* H3 p& `$ p
PCB 顶层布局&布线
1 C' K7 o# I0 n4 J2 Y6 `9 Z
PCB 底层布局&布线 2 n; q& x! i% c: X3 V4 E; u
3.2、变压器绕制工艺：+ G- j e( N/ _4 Y
1 h0 d; H' A- ?( X8 V3.2.1、电路示意图：2 [6 f8 \9 i' x9 |
. q, O( Q5 ~' O. b" R8 z% I( c3.2.2、规格参数：! j4 @! G( z$ ?/ b
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；- H7 l5 e) }0 e3 i/ o
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! Z9 \: @: t# x7 n4 @3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；' a# ~# {2 Q4 `' e8 l0 L0 {. J0 Z
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地' x% {7 ~1 d% D" _/ P3 R U
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；% z: n3 J" A; _+ n
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； ^; g% N7 T/ {0 w9 U( e6 C
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）)；
6 _: } {* g( v4 _; b8 X8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
; J/ E6 B4 _$ n) H) l" C9）成品要求:浸凡立水；
' l" @+ y* h6 s
4 e8 a t! |! A6 _+ m" W; o& e3.2.3、变压器参数:$ S& H( I2 _5 J' i
; m/ j0 f6 Y% b8 h4 v3.2.4 变压器结构图：& r5 p; M# S+ m8 {0 D9 a6 B
, [1 C7 i3 x8 q3 H: \4、性能测评1 ]3 B; t* i; |. W0 s! [4 n( E* g
& ~4 O+ D2 ?* A0 U) t+ ~1 f m
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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8 v" m% Z' t5 r; i0 J; {4.1、输入特性：
& v4 r9 P$ w8 I" B1 q5 R: ?, k8 w$ [/ R3 S3 `
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 O2 [. k3 q6 H
4 |2 I) U( _: Y4 S7 }* B1 t
7 C, ]3 v9 P6 t% T' _2 J" m+ ]6 k* g6 F表1 待机功耗
; J/ u) S; H4 \+ |/ F6 x& U# |, r5 O+ X
表2 输出100%负载下的输入特性 s9 N2 V0 o, F! G5 D5 i
* n# P2 J0 j' _, j+ h# k. Q表3 效率测试（PCB 端）0 p" u$ \+ t$ g. e
/ n3 L6 V; {0 w, N4 c' T
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）6 e9 K* `/ U. R
$ S5 l. J' K* l2 Z) R
表5 能效等级评估（PCB 端）
( V* a5 r$ m. \; [7 j: |. a5 A8 |/ b3 Y$ L; [) B/ k) X* N
4.2、输出特性：2 E T8 W8 w3 k" ?
# ^$ \) @+ G& D2 N% h$ n
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
0 h6 l1 ]! ]# b7 ?/ U; y1 Q8 T' Y3 u% R/ E3 v
+ K5 U% h8 b; n$ ~- S6 _. A
4.2.2、输出电压纹波：
' X* p/ ^! y; Q8 P- S1 f: f
8 i5 {0 a+ V( l1 o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。
9 x' [7 i" T% [; V/ n# T
+ X9 A5 D9 B/ {" S; ~% [& p
; b; q3 s; g8 Z o+ m4 B
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
: h# ~# C1 a: @% r4 K9 L
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
$ ?+ B: w' F/ M, W2 e; E8 E
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
5 }8 U3 D1 H3 T
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
0 @; F( P+ j$ u2 V. X4.3 保护功能：1 J( t0 F( y0 n# C; k, t- r
" k( Z8 D, o0 {" I5 L! v! K
以下涉及过流保护、短路保护的测试。: Z/ b# P. u/ E' Q7 U* M
8 G, ~2 q+ v6 k7 `& t( Z- b! N4.3.1、过流保护：3 \3 }) y t9 s$ J
2 O1 T A" U8 ^% K& k0 K% f; K
4.3.2、短路保护：$ y2 E& }1 ^7 E4 v/ F5 n9 u4 u
3 n" J% F: V: N. K3 |; h功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。5 ?) e0 F) H3 E* E( B, }; b
7 B( U; \' I/ b$ B9 O
) d& W' C; n7 y9 a7 X( F9 X/ x
4.4、系统温升测试& z4 G! F+ \2 Q* _ v2 h
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。! S) m$ S4 D. _4 y- {3 y! a2 s: h- H
2 I* |& q. X9 p
测试样机及配套外壳 $ }* u, H* h7 S/ q' u) M( e9 A
温升测试：单位℃
- c- P' X/ h8 L6 D$ Y& [/ u$ M* w6 N. E( K# {
4.5、动态测试：3 L- E7 O _$ |; N" {3 V
g% n% `3 y( r% @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。 P: c/ s; `% G6 |& m+ B
0 u, H# p, `! M6 n# v! y8 g4 ?
+ v$ ]6 S/ c4 @( v- I1 e) h
AC90V 5ms 2 R% h: X0 z. \4 x. [
AC90V 10ms + o8 l- B% L9 J& d k/ b1 p! j9 R
AC264V 5ms / B% U" I5 C4 O# t S* X# m
AC264V 10ms
4 W: h8 }( q1 E' v& a4.6、系统延时时间测试：$ Y) P% w# v" ~& N: z! ?
/ T9 a1 C" o) @
2 K8 }' P+ x% i2 R
TON_DELAY @ AC100V，100% Load , t% `+ w) e4 J+ @ B' M- K: \
TON_DELAY @ AC240V，100% Load : B" X/ l. I( U, r7 u9 I, |3 j
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
# O/ z$ k& `! j4 M/ o) T& b
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
9 @0 u1 X3 q# \* [1 w. W3 r
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load . I' Z. p0 r$ E* Y
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
- N: S1 L3 R, F G% T- s5 E4.7、其它重要波形测试：
8 [) U" a @9 N+ q9 B" }8 R0 i& `- C2 ^$ v6 v
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
# S' s5 k7 Q! b$ ^8 h2 \4 X, \: L9 G/ [1 g- ~1 x/ C0 T
AC90/60Hz，100% load 3 K+ L4 T! Y4 g( [6 u6 X- }& Q, S
AC115/60Hz，100% load
6 t+ F. p5 o/ ^, v: R
AC230/50Hz，100% Load
$ q, J9 N: j* n( C8 }+ D
AC264/50Hz，100% load 5 d, a% N% t& b7 u' s) e8 @2 O
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 8 h: ^* j8 R# F
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 ! G- G$ I0 j+ h( \
5、 EMI 评估测试
' X8 j. J6 {' @& B$ {
6 c% d. T1 K9 a* @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）5 p( F% K" X# X2 d" u( w2 w3 H, ?
. x( y4 O! o0 Z. S* T) m
AC115V/60Hz 传导L 相 4 d& G% I: V8 r# J: D/ _3 \
AC115V/60Hz 传导N 相
) |/ S! W L t! n8 H8 P- _
AC230V/50Hz 传导L 相 4 \3 v- D) p# D
AC230V/50Hz 传导N 相
2 L) B# d7 ?. s
AC115V/50Hz 辐射测试 $ K! D+ G# O' y, Q3 S
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