本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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3 M' i. _: e1 |6 c; {) R+ j+ T# _概述: ?% z: |8 E& ]- A* Y& x) [
0 T+ a" C* E1 ?+ ]) {3 d( 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。. a) L; `* {+ q. ]
, ^) `, e& H; d' I- R1 b
1、样机介绍- C" X- M3 d7 Z, i/ |" p$ A
# M) P. v0 | K
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。
+ @: r, @! p" l+ N$ m' K
- m2 J u* f h
+ P6 S9 Q& P9 Y2 }! f# o
8 X; }( y9 [6 c1 P: H J
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
+ k- J. _! G; Z8 N9 |CR5269SSG产品概述3 @, A: [, W9 g0 [, O( s. Y9 G
: g% v' H+ L% F h9 N0 G, s$ `8 Y
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。
' x( ^8 k$ Z! W* G9 r0 b- n. j/ l' s- @# d
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。# N9 t& l% W! c) N% m; }
& }3 a& x3 w N; L
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。" o) [/ e" X7 Y
: Z) d6 u9 ^3 g2 d6 }
芯片特性：0 q3 ~, K' a; l3 f" G2 v
● 全电压范围待机低于75mW4 T( { a9 U) U
● 满足能效六级标准
. n0 h# J, G( B6 ~9 W8 U" ~● PSM模式降低待机功耗$ W7 {0 V9 Y0 k- s: V% [+ c
● 内置软启动
7 Q# D) K- Y0 h% M. z7 G● 良好的EMI特性
* P+ K* _2 n$ Q$ b0 l● 零噪声工作
$ e' N3 m$ N+ ~( y e/ X. W● 典型65kHz开关频率
$ i/ W4 d/ Z* G* }/ ]. O" ^● 电流模式控制- ~7 v j* x( c% F$ [ }
● 内置斜坡补偿
' ?) c& l* z* e# R7 j9 [) e( h/ q● 内置前沿消隐, C3 P. I6 r0 ^) W6 t7 l2 f! I
● 启动电流和工作电流低
2 C7 L& s, N3 ~● VDD端过压保护
+ _% _; \& j' V) k; B y● 过载保护
+ [9 _* F7 P: e. v4 e● 逐周期过流保护
. e% {4 Z9 j* Y2 |0 I% v● 过温保护
- y! X+ l9 F- ]● 输出整流二极管短路保护+ a+ s2 R4 w2 {/ S! w! n
● 四引脚散热
b/ F3 w2 h- f● SOP-8L绿色封装' S7 b$ k+ k1 ] A$ X. K
* Z4 d4 {0 w+ r% o& U9 Z基本应用- @! A( w, f2 a4 W1 Y- W
● 电源适配器
& \; l; ?2 A, w8 I' h0 w. J● 开放式电源6 @, u6 o5 S2 b- B. g& y
● 数码相机和摄像机电源
+ Q0 |! e! ?, x( ]7 e● 电脑和服务器辅助电源 V2 x0 D1 q/ Q3 {2 n2 _
● 机顶盒电源, ]) {2 |/ O" }% q" A
● 掌上电脑电源
$ F$ C+ P2 N B/ K# F# g/ C
: \2 Z) X# `6 T6 q# ?引脚分布: ^7 h$ n/ ]; q6 D9 a
1 A: o& a4 n5 h5 i3 }引脚描述! l2 q0 K' |( a( \/ y6 x
I9 Y2 _9 y$ j' K# @: b) k/ E/ {
典型应用
( k( I0 [5 Q5 B0 A$ ?
. t/ f- P% _+ k. f1 x/ ]6 Y) K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。
* j* W. g% g7 y9 a) _& F, S, S( m/ v2 g 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。
4 z3 O! ]; [# x0 m4 h# E4 a- N
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。
: @2 }' @) n& R" H
0 B- V Z2 @2 T+ F4 C. R9 v2、样机特性# |( C: C/ K7 K b
1 g% ]$ Q% ~+ d6 m+ w
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。
/ J6 p6 v! `3 A$ H2 c) B( r8 ^( v! Z8 e+ n" D
2.1、输入特性：/ t2 O7 O8 b% E& r6 a- |+ `
0 ?1 y/ C8 ~, D2.2、输出特性(PCB 端)：
& s5 j6 z/ ^0 Y- B1 U8 M4 ^
# `( y" {9 R, q/ ~( p' X2.3、整机参数：
# T% A* W& x9 K
0 g% j0 y% W" S9 F8 H7 u' J! s+ w2.4、保护功能测试：
9 v5 N3 C$ g- j
1 [; A$ X. [3 M& R, k! H4 H2.5、工作环境：8 ~6 s9 p; ~* f& I- X
s4 K# H0 x) D1 w% R2.6、测试仪器：
9 l1 k# x+ ], m7 j2 O
3 G( e: R8 x5 K( T U' Q$ q, W! k) W3、样机结构信息
4 w1 J& F& L r& D: _, U# `, v6 f0 `7 z+ d8 W! Y# b
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。. t8 m" a- Z6 G5 v5 \: g
+ A6 D* W) b8 H# E
3.1、电路原理图及BOM：/ x; \+ P3 p8 }! W* C& S
; q' {6 y0 {0 r, r/ z% `: f3.1.1、原理图：
$ R/ W ~0 g" g& t1 `6 H. D2 P3 s' u, F5 B5 G5 P% z' e9 s1 D
3.1.2、元器件清单：+ @; m' o' C. q( u! r4 g. q( D" b
5 _% I) @# R0 o0 Y4 G8 q" q
3.1.3、PCB 布局&布线：
. V- B- B. A! w8 l( V* [0 L8 @, u& H- w" A: Q8 v+ ?
PCB 顶层布局&布线 - l4 f# s" D) J% x2 q% Q1 z
PCB 底层布局&布线 8 a F. ^( t: e' G1 k* k! P3 _5 q
3.2、变压器绕制工艺：! R' D: _/ B) p" o' f+ ~
+ m5 u' b* Y, {6 X1 ~3.2.1、电路示意图：
7 p" ~8 L8 q5 @4 `% l/ j" u' _9 V% t* x0 s* E8 i" Z7 O, X5 f
3.2.2、规格参数：
: V% d1 }! r$ s* N: Z/ z- W* ~1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2 k& B2 j# d+ Q" U6 ]3 |2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ s/ S+ H5 E4 }3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线； O% z8 F5 B1 D0 _6 ~
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地3 p9 d7 c7 Y/ I& K: u
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；& }& S/ d. x1 y' p' V
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；' w0 A) X5 [. @4 v7 q" h6 l
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）)；
9 W5 D, E" {0 Y" u! K4 @6 \8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min； ]- N, @; O8 i
9）成品要求:浸凡立水；; a+ O6 k4 F& b3 T/ p+ u' ]' p
' U! I, r; d; k3.2.3、变压器参数:
7 F/ H3 t8 p4 \2 v: }" m6 F# Y( D" a, a
3.2.4 变压器结构图：$ X' D2 N, k+ m" C A* B+ o
( K' f+ n0 G7 ?$ _& s
4、性能测评
% ]+ ]1 W! M8 K1 J! \ W8 ]3 V, y/ k) Y
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。
& g, [8 \: [2 h3 k% j. ^; T4 N$ Q
4.1、输入特性：: X( e' F. S8 N- X" r* p# W
" C0 z% ]6 `6 u5 l8 f7 }; G+ w: ]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。
, w6 c$ l" t0 x- S0 ]. V- C& O$ q6 d% s% k+ ?2 l
' S# W+ b, ]. h y5 N) r2 @表1 待机功耗
2 _! D4 O1 d/ Y" d' l
) F" [+ s; P e2 L% s. [表2 输出100%负载下的输入特性3 ^0 _( o& E1 X9 I
0 D. K, ^* d& z# U8 F$ o; B, f表3 效率测试（PCB 端）
+ m6 d8 }" d# T( \4 z" _" N( \5 S
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）% ]. N/ m* _4 ^6 E. d0 p2 ~
Z( [ s. I/ ~( g H
表5 能效等级评估（PCB 端）
( r4 l( @* O; U" b# ~9 [$ {
3 {# p+ E9 u( _" ?' |& l# G4.2、输出特性：4 M( g' {; [5 O# D" [; P$ d( o
, x6 O0 v7 ?2 J+ z# v5 G. D( l3 R
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
" W; A! M3 ]- f5 b) x: F5 ~6 ^" c' F
( s0 @' `0 [+ _4 C; [$ j
, X3 [/ q7 i9 i6 z- m4.2.2、输出电压纹波：/ ?& u8 U7 |+ S6 K
. i( @! E x! l! D& J
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 G( Y9 q" Q* c- Z
( |; u6 I" k8 L/ e( G2 m8 Q
3 `' @ g, i. d- U% [( I, {+ J
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
& ?* {0 F6 b% v( G
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ! P: S3 p: w. i/ J9 }
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
9 k0 T& F; Z: H1 l
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
' S# h$ l$ Z& }4.3 保护功能：
; O' c6 G" n; z4 v; l6 m; {4 v) _
2 k# t5 ?" T& R0 U以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# G( E+ E/ ^0 t6 t3 M) e2 m" Y+ ], S+ U% y6 k2 S
4.3.1、过流保护：
" E3 Y3 m5 ?, m V. m) M6 I# o# \) F6 x) d
4.3.2、短路保护：& U6 x% ^5 {* G d( k, A9 \
5 Y) W- d: ^; K6 h功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
/ B7 u% B7 E! Q R) H
) B: q9 n7 c. _9 H1 E' ~2 @
' f7 H5 L& J$ z0 C. A4.4、系统温升测试
. ^7 J' S @- `: K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。
! F; \9 o( ?5 d) p. K' n$ C& d4 u) k, S2 |) g2 C) |8 i
测试样机及配套外壳 5 `- O' [5 o; ?5 h m
温升测试：单位℃9 D9 y# _9 r6 n, B, N' ]
/ |& S5 r- K q9 ?4.5、动态测试：
* c$ q' K+ t( J+ b
6 [' G! ~9 ~4 ~7 r9 z, w% V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。
' K3 f9 N% g* S7 s
4 P6 g' t% y5 v0 k
) r1 s7 k m7 b( R) L
AC90V 5ms 0 h9 |+ o3 I4 v3 F& W
AC90V 10ms
( x. b1 \& w3 ? D/ M
AC264V 5ms - l9 a" \, F+ _7 `! D- w: s
AC264V 10ms
, g4 a4 e% R) U2 E3 C" H8 ^4.6、系统延时时间测试：: K9 R/ D U& ^/ x3 N. k. Q
; q, C3 A1 H4 a3 }& h! H
# t2 ~2 N& o! V- ]4 m8 f5 T
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ( }7 F& X. \- p; J, ^3 r
TON_DELAY @ AC240V，100% Load . a1 ^. \9 k5 U$ d
THOLD_UP @ AC100V，100% Load " @% F- {) @. \! U) R& \
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
/ d5 E+ f% @! O5 ~- K4 \
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load / |, J N/ r8 |) y- ~% t$ a
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
+ H J- i2 y5 z5 U# y4.7、其它重要波形测试：" |% O7 t: f1 w p9 ]% }* v O
) K ^+ l! p9 |, d! v' _* Z
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：3 u- b5 v3 L, U) o' z5 C
# |3 A& ^" q; J3 j: b3 C, O
AC90/60Hz，100% load ; t( w& N5 B [
AC115/60Hz，100% load
N: k# Q9 ]; W v. @
AC230/50Hz，100% Load , L& e8 Y- k( v7 ?0 S
AC264/50Hz，100% load
) i- B1 x3 I& w* a6 ^3 w1 R
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
5 j1 p) E7 S; K
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 - F7 b `/ ^: k
5、 EMI 评估测试
4 F7 ^' N$ e1 [- F4 R
5 Z* l' x8 v( U+ h# h: z# Z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） h- _9 L- o: Q' Z
) V! x/ Z7 D' G; ^/ |5 v7 I0 j
AC115V/60Hz 传导L 相 1 R3 O+ j' ? l. O# D5 M& j
AC115V/60Hz 传导N 相 5 U- |$ V& Y6 ~8 D0 x
AC230V/50Hz 传导L 相 ! u% F' D* p6 F3 V4 Y
AC230V/50Hz 传导N 相 ! W! r, D: e K: @5 x
AC115V/50Hz 辐射测试 3 ~% }! r7 ? r& ]
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