本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
6 c) c* a# ^) S# V$ U, X! a1 H$ i- }$ k {4 D, P
本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
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- R: X- @ K( g: j4 B D01、样机介绍) N5 U' t+ v$ {3 \; ]9 n) G
! |2 b% Q& N6 ~( ~该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率18W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC 采用了本公司主推的CR5249。6 ]" t) i5 e S! y( N
; ], Q6 b* R3 ~& w9 }1 q
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
4 |. r6 H0 u4 T. vCR5249* e% @6 C) i' ^. _
& @& c& x) U' [
CR5249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，CR5249集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5249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。CR5249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。1 q4 x/ K4 F+ m9 C t$ Y
b3 c7 e: A# V: ^' b5 E7 z: P: a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。
4 Y7 _1 c6 k- z. e( f' Z. D4 ?' r
9 F" \2 Y2 j7 z. c; E2 N& V2 mCR5249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。
/ A# t, v( G6 s, d g7 Y5 b
8 m% c$ `" P% F# j; B芯片特性
/ k* K' o0 \9 D/ {% c( U' U; S3 [6 ?* P; h3 P) g' f0 V3 A U
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
& J% b7 R6 z& t● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；% ~' C2 z9 Y' H$ U0 ]
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
7 e4 X- P1 v! V2 F8 n' P● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
5 X4 f6 A/ d+ i. z) {) m● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
7 c6 [: [5 L0 i# U● 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。" M5 f. J6 P+ r% `4 t
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求" m) a& B0 L s0 N/ s- c! R
! x3 i1 [8 t, @1 E" _/ R- B5 l
基本应用
$ l2 f) B. K( C/ ?9 h6 u: }: I
2 p9 K3 Z$ c1 T6 H& W' Z$ k, a● 电源适配器
! R7 m! J- S* M: j1 T4 S8 F |● 开放式电源
5 ~, C$ V* f( q6 d" R0 }● 数码相机和摄像机电源4 Q* c3 E* a! Z8 g
● 电脑和服务器辅助电源2 f4 t, B7 h4 t4 X
● 机顶盒电源# q! b6 [% h/ B# B
● 掌上电脑电源- E0 c% `1 S* u! w4 E$ G6 S
3 W1 C3 |' X1 c% q* N. \
引脚分布: f! z' k& \: d
# x: v; }8 ^) u) {) i4 t5 t' o
. r7 w( ~- {- s4 H3 [) p引脚描述& i) I& z1 }1 G/ e1 x0 D
, m3 Q1 s) j: O+ q, h
) A2 F& Q8 b( i5 r/ _ P% w
典型应用; P; |! \+ @ ]; g8 v" T- Q, M
* H; @- |' Q" j% p/ Z. V5 f8 Z
2 f* d3 N* m, V2 [, E, R/ Y% ?样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为72mW；全电压输入时平均效率>86.43%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的“COC_V5_T2” 能效标准。
. I$ J) m0 ?/ i
( k4 D q' m( S: n9 Z# ?) t5 |3 z样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。2 M& Z, x+ J/ M1 x1 t
" x' V( P& m' @& R- {% F6 Z8 t/ U
样机的变压器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。# Q, e6 ~8 ^: K8 y/ d! j5 E) w/ K0 O
8 g& `9 a# E# ?1 n W! u) {02、样机特性2 P" z( r' D8 |4 ?
/ T6 [/ f1 `- p, D7 E8 P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。: G' z0 D: o! r6 U
! d1 o( _5 p$ e4 ?, C. j: L U0 f7 U2.1、输入特性：6 Y a3 { A; i0 B' e8 W. Q
* g+ ]) D1 D1 Z
& c K& d# c/ q" i# v7 Z8 v: K$ q2.2、输出特性(PCB END)：
( V8 n6 U) j" |! I/ h* I. O
& Q" T8 E5 E; n! ^" s1 L
2.3、整机参数：
) q T" C3 G$ e( H N
: h4 Y0 O5 x" i' U, [+ h# n# d& k
2.4、保护功能测试：* i# g' d! R0 C( f$ t4 _
8 g( Z) C- z1 @7 ]& u9 b1 ]; ]$ z2.5、工作环境：# j; G2 }/ C/ {
9 D6 F D( S! `! G+ F' u
2.6 测试仪器：& Z8 i o! F% j8 @( k- |
03、样机结构信息
/ \" f5 n: j! j. p5 O
+ f% S2 K1 c+ T4 _: F5 \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。+ N5 Y; i' a+ s$ ]
' V# N K" j: v% j1 J) r/ v
3.1、电路原理图及BOM：8 }# g* n+ `% z
2 j3 T8 G3 t, P. ^
3.1.1 原理图：& `1 a+ Q0 Q; R6 [, F
' G% v7 }( G4 m+ Y5 N3.1.2、元器件清单：: C' ?: V. h/ O2 X t9 J
& P& F! I% f! y0 [+ W! n$ e! m7 G8 r( R7 H; t" i$ ^& s2 {; y
3.1.3、PCB 布局&布线：
9 A, {. z Y( o8 i! A) O4 z/ x& ]- l$ N
PCB 顶层布局 & D/ z" {. Q! p
PCB 底层布局 6 ~; w8 C3 m4 Q1 q1 h ]4 ]
PCB 底层布线
2 x5 ]; i& r$ Y& t8 D3.2、变压器绕制工艺：
/ g: a+ T- t2 v0 t3 P8 I' Y& X* H* d( {( `# l! x2 [5 j
3.2.1、电路示意图：
5 L# f+ W: b' J, z7 ?" P! u# `2 ]) K, T8 ^* I6 n4 k
' w5 Q z$ h& ]- i' M7 I3.2.2、规格参数：, l* g7 n8 ^# u: T7 b
. ~, Q' y( I( N9 e
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
0 I4 `$ S; Z2 K2）材质：TDK PC40 或同等材质；
/ j* l$ R4 L) O4 r: M3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；5 r) N3 _% l B
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地0 Y% W2 O( k3 ]$ A/ Y
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；' z7 }6 M8 |5 C
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；# Q" g) X6 Y! }
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）)；; L( T7 S4 Y" ?& Y$ u1 g
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
: D& |1 F0 f: J) K# f1 r9）成品要求:浸凡立水；9 T% }2 r j, F& @3 I
7 i% E3 ^( [9 F6 m2 I3.2.3、变压器参数:
) m+ M3 v0 v" \1 ~# j3.2.4、变压器结构图：0 P0 s, Y+ u* N, p6 G# b
3 Z" ` ^# k) M+ B7 i+ M8 f8 \4 y- i, G' ^! E$ S* [
04、性能测评) Y) Y5 o% M4 I
! x" a3 w0 l5 T
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。7 ]" F0 t5 \+ v
. j: e3 V5 A, l0 m% C1 t3 s
4.1、输入特性：
5 }9 ]: t; }8 p9 j+ T0 T' L6 |- b- i b/ c7 @: G9 y. m" ?/ R
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。8 ?, J+ [1 C2 t0 w* ?7 M2 q; [
4 J( ~ n* {/ p
表1 待机功耗9 |2 _6 b t/ u- R: c, b" o
2 Y! ]) n/ P1 C3 x
4 n0 |9 M2 o% X! R9 d
表2 输出100%负载下的输入特性
! ]' h" p9 n5 u3 k5 [. S0 @& y) o; M; w: L7 F0 T: f
1 r/ q, S& F5 ^" B: f
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
- {5 Z* F$ W2 U1 ?! e* f
" g8 }% k: w" o9 P! R) |4 v4 x" p* M2 o: r5 m
表4 效率测试（PCB END）; o" I2 Q5 L( M! K4 r2 W5 ^
5 @" `* Q) n* a. W( p
' ]( ~4 |8 L5 c4 f. ?2 x表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）, V* P9 o u6 h8 x
7 F0 q$ F2 |) q# k8 h4 N/ q$ h! S2 y6 V2 W2 y3 i# n R. p, e
4.2、输出特性：
7 e, R8 W4 r; Q+ _2 ~
# K2 C! O: x) w( Z* h9 Z: n4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
9 n7 J9 ]0 \. H& d+ m1 T. X! N: |' A- J; S9 P2 A/ T4 k
E( E$ e+ `1 b& n; v: `( l( p. f f7 p. C! D1 x
4.2.2、输出电压纹波：1 ~* k8 E7 Y% Q8 b6 V7 [. U
( l" W9 o8 M% H E* n8 V1 ?7 y
注：纹波及噪声在1.5M 22AWG 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。
1 v# B7 G+ C) k
# x m8 @9 s7 r( `% D# u* h! _; D& ], l& d) y
R&N @ AC90V/60Hz,No Load % R/ \4 ?% S8 W; l) D& v/ ]
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ; v1 R0 _" S' }
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 2 w8 u+ z J6 J- |/ r
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load $ f) }8 O& D. `& w% |0 F
4.3、保护功能： m$ Q6 w m0 ` {* s
9 P* ^. Q9 o0 L( v/ P j l6 a( R
以下涉及过流保护、短路保护的测试。* c6 z3 F; o) u; u; p$ r
0 S; n; u* T- v5 r1 a
4.3.1、过流保护：
, N# t9 T# y7 i) c; `6 \! I
* L% F8 x- `( k4.3.2、短路保护：
5 I" Z P: o0 H2 _# U: U1 |1 N. a/ g0 W' o
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。9 @# x; G. O( c$ r) s" L
1 }! d X ~& Z- X% ~# n4.4、系统温升测试8 `. Q6 }# u4 _/ Q' y" `; ?) X
. R' S! U5 B& M [% s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1.5A。* s; _9 r b6 H2 j1 e' J
7 _! F/ g" r6 o. z! X4 b0 e+ Y) s! v
测试样机及配套外壳 7 c( _/ r7 |8 e
* f5 y7 J& x8 s% U9 x! U- b7 Z9 h
. Y [: S5 d5 Q' g4.5、动态测试： N7 n s( T+ v
7 B1 O0 a: [% @: b! o# ^, l输出动态负载电流设置为1.5A 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。(1.5M 22AWG Cable)
4 x" l# s5 c; ~7 ?+ k8 q2 I8 s3 I
4 S2 Q: p$ i( L6 l2 s' x
AC90V 5ms + n2 P( i2 u9 k0 P( s! M
AC90V 10ms
3 v+ l& Y5 y# V& z$ ^; m
AC264V 5ms $ L% U/ V' ]* r; D8 s
AC264V 10ms r3 r: F( e5 a! {% z, M" S
4.6、系统延时时间测试：) W% ~6 E, }! @' e1 F! {
9 P: B( s2 d3 z8 m- A O
TON_DELAY @ AC100V，100% Load $ [- ^) `8 [9 @$ d- W3 n' A( `7 y% W
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
* g9 Y8 e: h+ w. W
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
& Y; ?) b0 E4 @: q
THOLD_UP @ AC240V，100% Load . @' |( w% E: J& g& [
4.7、其它重要波形测试：. c" F/ f: ^# T, P
( M2 Y* x+ T# z; p. UDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
# D" ?0 _8 A3 o! d% o" W3 I3 R! Y; R! K! _9 K8 R& u
AC90/60Hz，100% load / |% l- f% s% p4 r* Q! y7 H
AC115/60Hz，100% load # T; ?$ H) S7 Y$ U- c
AC230/50Hz，100% Load
+ E( d6 X1 m$ ~, R0 a/ n1 S
AC264/50Hz，100% load
+ y" S" t/ h% T* h% P; C( J其他波形测试
* h) V; }& H: P) M# a5 d/ T: `$ U
/ h! x( h) ]( g% j2 y
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
/ M/ u+ F* P8 {) h) ~* V+ z& P
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 # e. K: X( m$ X& p. D& q
05、EMI 评估测试测试条件：' G) O# @6 R2 ^! ?
0 o' R$ @* h& d5 G( ~7 E+ f) L$ r' K输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
( `2 i7 S* \7 x输出负载50W 8Ω大功率电阻；
& u4 j% ?- x: h& ?# h限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）6 J2 {9 J% @4 g+ T
8 O8 n+ ?/ z% P. m% P8 \
AC115V/60Hz 传导L 相 " Q* ^! J( R! ]) \( W5 M+ C+ T+ ~
AC115V/60Hz 传导N 相
- o$ U7 D3 _2 `. N7 ~% }9 K
AC230V/50Hz 传导L 相
7 y, n* I8 t& r6 O, k% }+ `5 O
AC230V/50Hz 传导N 相 ( C8 C0 v W+ |9 K5 X" ~
AC115V/60Hz 辐射测试
7 J# d3 C p) W! H4 g" Y' [
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-13 09:46:35
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡