本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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0 W2 \0 ~( [1 f4 q7 m" O概述
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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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9 ?& Z4 \/ R% Q. t1、样机介绍
* Q$ V" T* ^! F5 p9 l v# ?2 ~. d% D7 d3 J: [: a2 l K& w
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 @% F& B2 q0 }& b, B; s
* H- g' G! }% N0 S+ v' A! ^
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0 N) X, {5 \: {& e+ K
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 ! [6 a- u- R9 p% t" C
CR5269SSG产品概述
- j! x7 m, M) k4 q! Z1 m" j _$ l" d9 i' m0 w4 B1 ~
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。 R: ?. H& m4 M) t4 x% R
( M9 ?. N b2 L/ z' E! f
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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. k2 G2 A/ n3 m+ ECR5269SSG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。+ e1 S5 R1 q* b$ }" E! }
- Q1 c4 p& Q- Q/ N( X! T* ]! w芯片特性：3 L& ~* a/ ^2 Z2 |' G+ Q1 g5 H1 l
● 全电压范围待机低于75mW, S0 P C$ e* d3 {& k
● 满足能效六级标准
6 J# S1 q( B- Q6 g● PSM模式降低待机功耗1 E0 p" Z9 d/ ?
● 内置软启动
/ |" h5 A, @2 Z. G |; d- _* W+ }● 良好的EMI特性& Z+ P7 z7 o" Q8 i
● 零噪声工作
+ p) N2 @9 P8 R● 典型65kHz开关频率6 _, u+ I: x" m/ [" O, ~
● 电流模式控制& f' s+ t2 z* z
● 内置斜坡补偿8 q4 Z. ?8 E9 u
● 内置前沿消隐
$ o- v, b3 Q) w● 启动电流和工作电流低: Z. u2 Q$ P0 {( X
● VDD端过压保护
t% S9 v3 d; s. D4 g● 过载保护" [5 o8 K- Y) r) x
● 逐周期过流保护( ?. Q2 M0 b' l m& q D
● 过温保护
6 S x3 y+ g# Q, f6 u● 输出整流二极管短路保护
, J3 \4 E. u$ K# o7 L● 四引脚散热0 b% x' l* K0 ?
● SOP-8L绿色封装* i6 l% o* V: ?0 z' Y/ v* Y% s
I7 w8 p8 Y& y3 R: x+ z8 c
基本应用$ w' L( u3 w; i# A' ?: K( S5 {* F
● 电源适配器
5 r( U5 P, d' N: ^● 开放式电源
' N# R! Q7 r* J3 E, ^● 数码相机和摄像机电源
5 i# ^ r- h8 W0 d+ o0 c● 电脑和服务器辅助电源
4 U) u$ S# a" z0 i0 p9 n● 机顶盒电源
( J0 f& |1 `: y) n; ?! w5 a- D+ `● 掌上电脑电源
+ Q4 s$ {% l" S2 H
0 X+ B7 u6 e# I引脚分布, u) H3 q, ~% y0 C2 n' x
3 K5 T. t/ }( k$ r3 ? U8 e N$ L' y引脚描述7 Z0 ]" o: e% l) R) ~' X
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典型应用
2 d2 ]9 j2 H2 z6 C2 A, q* v# ]1 n# R8 c% i- P3 w 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。
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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。
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! D& j6 ~+ s. W1 x$ c% S7 Y9 k7 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。, T& I C0 @* z$ D7 h; D
5 v* Y( y/ i* W' n3 Z
2、样机特性8 k" Z8 }8 V9 D/ T/ S2 y
$ `! _! K) s' ?- h' c: H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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2.1、输入特性：
1 F* G7 I3 c/ i2 G: |
* a$ [! ~7 J; Q: P0 j2.2、输出特性(PCB 端)：4 u! U9 ]. E% ^4 R8 E: n
5 {/ y& w8 U2 G
2.3、整机参数：
2 U7 S/ x5 g9 Z M* U+ U" P: m& P1 N
2.4、保护功能测试：
/ y; h1 V' C. l* N2 R
" s+ L6 F6 g' l* X2.5、工作环境：
( b3 `3 t/ n" ?% y& }" e, t% C, c% E& X. J& X$ W, ?& c
2.6、测试仪器：
" y8 M+ O5 ?7 e, E( T
6 Y' T/ u( W* c/ t+ ~3 Y# U$ C3、样机结构信息
2 R( p) U. u, ]
6 k& H s5 N }7 d/ W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。) v* ?% F1 Q2 ]" ~) _
6 U5 i7 c4 {: o. i# n
3.1、电路原理图及BOM：
7 {! W9 u3 e; k& p C+ E* e6 Z e+ E5 l( a. O- N; ^
3.1.1、原理图：" t- s5 ] D$ x8 P
1 ?0 w) Y% D4 J8 l8 L3.1.2、元器件清单：6 |+ K2 e I: b) j/ ]' f& V# O/ `, W0 f
7 z" o2 E h8 M' @! R9 k
3.1.3、PCB 布局&布线：' g, \+ U; } W# ?0 A
) W6 f; U0 w. }$ t5 b! a
PCB 顶层布局&布线 / P& C- S. g$ U
PCB 底层布局&布线
* J7 f/ P& Q3 F; U* l# o' z3.2、变压器绕制工艺：7 t. Y' L! [1 g5 M; H/ _
% q, P8 m2 ~, j& E% e6 Y3.2.1、电路示意图：" C7 z8 A) A+ P( P( |0 W9 R
, T' [) H& ^" Q/ Y
3.2.2、规格参数：
# [( ^! a* \' ?: n9 u8 I2 m1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
8 Q& B& ] v. ]! k1 G2 u) t2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" A9 z! k. u9 q6 x3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
. Q; ~ X' Q% |+ M% H4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地8 [. b0 L: s6 j7 h8 p
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
4 ?; U' J2 y, U+ J1 B1 D, G- Q6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
. d9 K1 c0 b+ O7）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）)；
, ^1 t+ E4 I3 Q$ e% |8 V5 _8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
4 x4 _9 o. e- K9）成品要求:浸凡立水；
" P! E5 H) G. [0 i% x( F/ w
6 M9 [& i2 x3 d% W8 y. P: F3.2.3、变压器参数:
" A: x, }. h I- G5 f- Z" Q/ k4 Q; b3 G ?1 J9 r) c5 R$ D- A$ O, @
3.2.4 变压器结构图：7 v- F5 v U. V( ?+ c8 x
& V w: ^% B* a: l3 ^3 \3 [4、性能测评
' o5 p% }( N; F; K; T( \& H; z$ w5 |* O# X1 Q/ A' W3 j
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。
' q- l* H" j& b3 j% y, }6 S
% _, B- K' h. N7 |4.1、输入特性：
/ d w! n+ a" k& ~) M5 N) r+ t' M. b
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。
1 N( i! v! d" Q8 U( d A8 b/ r6 {+ y2 }& a, i
2 I, @' ^& k1 i" Y; ?
表1 待机功耗
5 Q2 r" w0 }3 t1 p% v# z# ~( g; j5 z" B: t) [3 q
表2 输出100%负载下的输入特性
3 L" m. d+ k% a* x3 b
; R& o9 a8 v- ?9 Y& y表3 效率测试（PCB 端）9 v7 ~, C! I/ E
( K- H2 R8 ~7 \. g+ b
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
' X$ x; o3 B' T/ [' H2 C0 A1 I+ p& P$ |7 F
表5 能效等级评估（PCB 端）& W( q$ A# ?' h3 {$ H& |- X
3 W$ C9 o/ N1 u9 h! R! T! [4.2、输出特性：4 f. v& f) L4 ~. s, u# L
( J& _9 I, A0 W+ {8 x ^. V4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）) K A8 r4 n; E; e" E6 U
) R# E5 l7 c; P3 j$ u3 O }3 T. N! E3 x) |* A$ Q8 ?' ]1 A
4.2.2、输出电压纹波：
5 q- t# B" A+ g I2 h
\% J) o' \# }' h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。5 {9 m0 I8 g' X; P T! O2 y
5 y+ E, p% t4 U/ x' e: g' z
" j4 [* t8 c- y: L
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 1 v6 M2 x% _- Q( Z: w8 W
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
6 [7 t* O$ Q k9 O8 q, w
R&N @ AC264V/60Hz,No Load ) j7 y5 r. {: R" z+ `2 {
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ) E- Y, X' \4 A) N0 \& f; A a
4.3 保护功能：
: S* k4 v [& A$ D( N* x q9 R6 s |1 N
以下涉及过流保护、短路保护的测试。0 b* E( T" G% q& p [$ |
" _! r( `( [/ z4.3.1、过流保护：' h" C0 c; D) Q5 L: P
" Q. G3 G. q: C4.3.2、短路保护：
* g. m, y% T% U- o# m( w: N7 U
# [3 J D* Q* ] ?# r/ |; _功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。# z, i* l6 O) {1 y! \
& j& [+ A0 r* K6 j8 ]$ p4 I- u4 u) {/ B: q4 o$ f
4.4、系统温升测试
V8 f, }) }5 u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。
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测试样机及配套外壳
! a8 w' o6 z* j温升测试：单位℃
5 t0 N" u1 K3 M! k3 A% q) Q% C" q8 L
4.5、动态测试：
9 M1 ]" ^" l0 v+ d$ X% S3 ?; j0 y8 r6 e& I
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。
* ]0 B' J+ a$ M% K$ G! G) [& s3 d2 s9 c8 t! _
6 h. y/ v( q! r0 N: E
AC90V 5ms
0 ?# j6 X5 Q$ n5 n& p2 F
AC90V 10ms + m$ R# T' }, E$ J3 N
AC264V 5ms
; h+ y( l: z& Z
AC264V 10ms ! t, a" A& g1 i1 y
4.6、系统延时时间测试：( Q! B) L. }5 ~% m! E( _
2 v: S% G/ ~' F8 {/ r
4 l B" m ` T w
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ( l; h6 p; J5 j8 t
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
' ~$ _) G' Y8 G* k
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
# D8 _+ k0 I% c$ ?& n% G
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
7 ^! A/ Q; d( {2 f% b3 {
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
N2 C- I, t; k* _) \$ Z
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load 2 z& h5 s; M+ p" w1 m6 Q
4.7、其它重要波形测试：( s. U8 Y3 N) H. j7 ^. {# v9 n+ }8 k
. N* Y$ {* w' f/ Q
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：; n- U- _3 R- p2 c( a
; x# E8 ]' h7 l
AC90/60Hz，100% load
( W& C) ^5 `# \/ V2 ]' R
AC115/60Hz，100% load
4 a. m; P+ s6 |& v, _+ E
AC230/50Hz，100% Load
) T, p( e, D5 X. S& q. z! u
AC264/50Hz，100% load
7 a5 L; ~3 z( z" W* i. W9 n$ Z
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 # r( W4 @8 o4 `
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
( T9 v g: T4 f: P5、 EMI 评估测试
6 Y# g3 G6 A [# O+ T3 |& X$ R2 F" b) n: i5 a* l% }4 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）
- T+ X9 `; i3 I c' Y/ U6 h! E( m3 _9 ?2 l( I" U
AC115V/60Hz 传导L 相 . I0 D% W! D, e
AC115V/60Hz 传导N 相
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AC230V/50Hz 传导L 相
W4 L7 \" p$ m, X- h8 @4 a$ {2 H2 c
AC230V/50Hz 传导N 相 * p" r; F2 [4 _/ ^3 ~- J$ J
AC115V/50Hz 辐射测试 o/ t& q9 J* _4 K Y8 ^9 u
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