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外围器件多、电路复杂?一个有效的电源适配器解决方案

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发表于 2022-5-6 16:31:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-6 16:45 编辑 ) V7 F: N  r' b: \. L% z

* B. s) ]8 k, D本文,我们将介绍基于本公司主推的CR5244_5V2.4A电源适配器解决方案,就让小编带着大家了解一下吧!
% X  A; G5 j$ ~, D
* d" Q7 g% k, k6 y01、样机介绍0 ~9 r  y9 D+ z3 Y6 e; k2 O/ a9 o

5 F' ]3 d4 X9 ~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,恒压输出的工程样机,控制 IC 采用了本公司主推的CR5244。) V9 r; Y$ ]5 \  _

/ Q" Z' l1 O1 f
CR5244_5V2.4A 工程样机示意图
& Z" E( ^- T8 D6 P% c6 t
CR5244芯片
3 {  _; p3 D2 y* w- n6 }+ J# `
2 b! r, O+ T) Z. A2 u3 yCR5244是一款采用内置高压功率MOSFET,具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器,适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5244在重载或中等负载时,工作在PWM模式,频率为65KHz。当负载逐渐减小时, 振荡器的工作频率逐渐降低,最后稳定在 22KHz左右。在空载和轻载时,电路采用间歇模式,有效的降低了待机功耗。( {" B5 X4 }2 [# \8 y- O% }9 l; ?7 Y: ]

; d7 E/ [% {3 ]- Z& h  o6 h特性:
1 W0 O" o6 f7 X% @! R  Q; f
6 p0 K/ H7 `2 J. J. o● CR5244 是采用内置 600V 高压功率 MOSFET,反激式 PWM 功率开关;* K- @1 q5 T9 _

3 _" K% N- x: x) C1 o$ t● 内置软启动,减小 MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;6 }6 r( m# \9 i1 P+ A+ D

. p7 R$ q  Y) \1 |& S! Z● 65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的 EMI 特性;
8 @  r; J0 `- t- M, C# i. ?! d: E: f- I , |+ \) z5 u- F1 f* L
● 全电压输入范围,待机功耗:< 100mW;$ o5 H" p/ e: @; j* Q' H' H

) C9 ^1 J7 o  g  L0 q8 x● 输出接18AWG 1.5米,四点平均效率:>79.94%,满足“能源之星 V2.0- VI 级能效”
+ ~: n* ]9 J% c9 f9 N  b3 J% j( _" T7 l" `  p/ J+ Q
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能;
0 [3 m) ~* E4 ~+ ]
3 K; C, \8 _( R% ]● 电路结构简单、较少的外围元器件,适用于小功率 AC/DC 电源适配器、充电器。
' Q) Y0 ]5 J( F5 r8 V
2 l4 v5 \; C4 e6 w9 Z基本应用
; a! n% F1 s2 j: E" @2 y- Q5 ^0 W* q" b+ v* r
电源适配器
4 z6 d8 W, a% {& \+ H
. h6 G* y# W3 E. }; v, q6 A开放式电源
3 L% n* k  s9 ?3 @; a# o$ m( s" c7 h/ |, n
数码相机和摄像机电源! h; ^8 ~& G- |  I5 v4 Q; e

8 o& Q2 d0 o6 a; Q5 L* S, }& l9 Z电脑和服务器辅助电源
0 v6 I2 `9 p$ Q, h% f% }* e) j7 j( E9 A+ l0 J
机顶盒电源
4 ?0 p) X! p8 Y; `" k1 q1 J' e# f/ ]' K  x8 g
掌上电脑电源
$ p+ u; U% x' H; G, n5 \" s+ n) y9 \2 q  U& P% J# [& U
引脚分布
& f( L5 t$ J4 @1 r( y$ J
. a' _' s, C/ P9 ]4 [& y

7 _0 T( s- a/ v3 }8 v% d  T1 w, f0 h引脚描述/ l3 t# p( l" z0 n/ Q3 \/ t

8 X! x: I9 M- c+ C+ F

- x- G- ~6 b% @+ Y% L典型应用, f7 Z: p+ A, X7 ]7 k) N7 q) h

  w7 [3 v8 i5 M& [- e8 N
  H, A8 V  x8 U5 h, a. l
该样机大小65mm×38mm,AC264V输入待机功耗<100mW,平均效率>79.94%, 能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准;具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复”等多种保护功能;由振荡电路产生的频率抖动,可以改善EMI特性。/ I0 y( A* y& q, G- _
/ r0 |. ]0 n; |. H
样机的变压器,采用了EF20磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。+ G5 B+ d$ M: n
+ ~6 [* p7 j% B
02、样机特性
0 n6 q9 S9 Z. z: n2 ^8 O3 u* x" }6 ]' |- k5 Z: ~& h( V
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。0 }. p' o6 C" Q' h1 z

( j  a  _8 o- i8 m2.1、输入特性
5 O: @; I* {  z
3 ~$ m* U3 ]; [1 F
" H8 z8 `' @5 y, m
2.2、输出特性:
5 y1 u8 Z6 q, t+ t% a8 B. j

. A/ [$ \6 h) \9 v) C8 V4 N2.3、整机参数:
, x' k* ]) N# k9 p1 T% w4 _! ]

6 J/ n+ v5 r/ p. ?3 T- A* y2 w. n1 s2 N9 g( v  |' T) K) _. n
2.4、保护功能测试:; M+ M: w8 V$ J$ H
6 D/ O. k3 r& H- S+ j7 F
2.5、工作环境:
' K# z5 e1 u& [& O& ~
' B) S: \% O3 X' O( S' e& b: e
% f' d& @% [6 ~5 x* p$ p
2.6、测试仪器
8 [( c0 v) E  l; B1 M
4 j% g  C. S1 q3 H
03、样机结构信息
, Y8 h3 b# T7 v& ?: c( Z/ C* A! v( f: E8 r  \
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。
+ m. f* G7 L5 ~  ~: K1 T
6 a) p) ~( ^+ B! _6 X! u3.1、电路原理图及 PCB 版图:/ g1 u) Q: @# @) M

! W) |5 j) U+ D(1)原理图:
! `2 z0 r4 V3 H( o. g

. R) m. H: \. j/ A" m(2)PCB版图- o- g; T6 D( _
; Q) _* o% x/ ?6 B( P
8 |+ d6 w& N- O9 [) D

+ x9 G2 X# b3 O( z/ n) J3.2、变压器绕制工艺:) E5 ~0 L4 b* S. ]1 `# j$ j
: j: F. W- f0 \5 t+ g
(1)电路示意图:
7 G  S- `( p* D& T
$ T# S' |  g6 w: {2 s4 L" a
(2)规格参数:7 D  o5 c! |9 r. f+ m' I  b

6 P" l! n- d+ T1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=33.5mm²;
  D5 z5 T5 Z& R7 R) S2)材质:TDK PC40 或同等材质;
, z9 u5 S' V1 M2 U1 x6 v/ a8 @+ v3)初级、反馈、屏蔽:2UEW 漆包线
$ Q/ \  T& C/ G0 ^4)次级: 三层绝缘线: C2 r) J" G4 N3 }0 D7 ?9 [& @
5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质. U1 _4 j) o, L* F' Y
6)初级绕组感量Lp:2.65mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);$ N4 k! j7 L2 r) O. n- N8 l9 X
7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的±5%以内(测试条件:0.25V,10kHz))7 w% T, k% b1 Z7 Q
8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min
( q3 n% f- @+ V' i7 D9 M9)成品要求:浸凡立水& Q" L; P4 |# z' {1 Q* n, Z

/ x5 G  m* _/ [4 b+ Y  T(3)、变压器参数:
! q; Q4 G+ z' u. o* I7 U

0 C# T( N  D, b% Z: L(4)变压器结构图
* q* S  p! Q  b2 ^
( `& }, j+ p5 p& Z
9 o  y, W. u. G0 i8 B
3.3、元器件清单:( t6 H' J" r7 W- O

8 z! E8 ]* W. k$ u6 c7 J; K6 X7 }' \04、性能测评
, R4 |: \$ @/ y  k3 w3 D* S! E8 ]1 H* ?* _; K* p
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。0 N: P+ R- H2 D. }5 f% R
7 e/ X. H! B4 U
4.1、输入特性:: C; ~1 Z" h2 ?( q* r0 E% \9 K
4 \6 @2 _: v2 Y: @, }2 `% [
本模板经过在不同的输入电压(从90VAC 到264VAC)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。
. V6 X; S* G9 M2 F6 _9 O( K
, e( y% m$ R3 e0 ?! a表1 、无负载待机功耗(无假负载):: ?8 W: c7 ^+ F2 P5 ^7 y) n' ^- N
* ^- A5 b% P# @: v7 {7 q( `4 w

3 _) [/ X. _/ M9 C  ?. N# T表2、输出带18AWG 1.5米线测试100%载下的输入特性
( }. y4 C: F  ?( c9 k0 J1 B
& t, t6 ^* t8 O5 @- k5 F- p: ?
表3、输出外接18AWG 1.5米线测试的效率特性:
0 n# J6 p" c( P9 u+ y, ?1 U

- [+ _) D5 q. m' x表4、电源板 PCB 端口测试的效率特性0 ?) c* R' a* O' J5 A1 V
/ V3 M: C* k# s% [/ G% B
4.2、输出特性:
1 Y/ q7 ?; Z+ }7 _9 S- u# W0 \# Z" m+ j
注:以下数据均为板端测试:6 K6 D/ D& K7 t2 ]

, I0 J. p2 J5 e' }. _4.2.1、线性调整率和负载调整率:
7 n- y  u- }' M& F* S
( Y* h/ V" B) Y6 F表4、线性调整率和负载调整率9 S3 K& G+ @, l

' C3 f, ]* p$ D, O( w4.2.2、输出电压纹波及噪音:
: R* U- w; n2 |# W4 `% T' @/ }( P! P1 \# G
纹波及噪音由直流塞绳端(25AWG/1.5M)测得,此直流塞绳端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB 电容,示波器带宽限制为 20MHz。
0 R  n/ {$ z2 W
- n/ H* z% I" q1 l表5、电压纹波测试:
! y% M& E* _0 S- Q) {, U

( T( l7 m+ e  A8 y# z4 u' B. F纹波噪声波形图:" G0 L9 @; U: k+ q* V/ D; I% Y

4 p' @) X2 u- Q  l" z0 U- Q' i
Fig1:R&N @ AC90V/60Hz,100% load
$ |6 }4 n" C$ h7 K. @  F8 K' ]
Fig2:R&N @ AC90V/60Hz,no load
$ y* B. ~5 P, d/ i" y* f
Fig3:R&N @ AC264V/50Hz,100% load
" R2 \$ C& O' r' V
Fig4:R&N @ AC264V/50Hz,no load

% u, k0 `2 j0 q& U9 m% r4.3、保护功能:' M. t3 ~/ s" c
0 E, D+ O- Y5 _+ k9 r+ }
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
  Y% d& q1 [8 z5 m6 ]
: E( T3 t; ~, F( m4.3.1、过流保护:
8 S  `7 k5 B6 s* M' O

' b& R0 f1 l2 D+ H3 Y. A# N, P- k: |; j
4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A( m# n6 k0 S2 @. D  c8 Z

( ~" x! Q8 O; V6 h2 s
; V+ u5 j- W) C- @# C6 Z' U05、其它重要波形测试
, L) u# v3 @0 s+ x0 O1 Q
1 @4 b+ q3 c. @1 KDRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:
3 L' d. @% k6 l- n: K: i% D7 ?' j1 `& N* T& {$ l4 O# L
AC90/60Hz,100% Load

1 u; c* F  ~7 N' N0 L5 k+ v
AC115/60Hz,100% Load
% [; e* v9 j* _$ P' l( H
AC230/50Hz,100% Load

' c5 g& }* U3 L0 U7 W0 g' s8 z
AC264/50Hz,100% Load

4 ?: q0 M# i- D# G* {
AC115/60Hz,100% Load 启动时间=2.4s

* @( v# L- E1 q5 n4 _& h$ t' _! ?
AC264/50Hz,100% Load 启动时间=980ms

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