本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
6 {4 V* |9 A( `7 V
2 D* j" R. _+ S- }) u6 ?- H本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。4 X9 T1 m! h9 ^
" l" x0 }! V3 U/ N4 J01、样机介绍
# I6 P1 E+ e1 Q1 ~7 a: {. y! n& R& L
- S- y1 |- S0 x- r9 m6 L' M2 c5 D4 |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。
# r* h+ N6 {# z& c- L w: n
5 S* D# h: A" \. {- [& W1 N6 ^
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 2 ] }4 ], G0 l
CR5249
7 f3 V9 |( _5 \$ l2 j
$ f* Z! M& |+ Y" NCR5249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。, V( f9 v5 H$ s1 A9 h1 G
& k" |6 @2 n" D& Y
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。. e. ?) r: c. C6 O3 e) v% l) H
% _" J0 |- a9 [; G6 q* j6 {
CR5249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。0 w* B! X" }+ {& \- U4 S4 N
. _! y$ ]( n, [# G( G芯片特性. z8 S( X$ e- M; L: k, t
$ a4 B+ ^ ?* |2 ? z9 ]
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关& k6 c5 p( S' K+ Q# g* |+ {/ f
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；0 _1 P8 _2 T1 @( y, L
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
' i- F, W1 _* j m. B+ B' u4 Y● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；3 O, J: p S8 l& U9 @* L; H) G9 t
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；3 M9 k2 t) s4 E. {2 b2 t3 G
● 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。3 v3 j q. V% S6 l
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
' @. P* @3 |7 ~; _& {- s3 B* s) X( y6 [$ } c5 C% P5 b( j
基本应用
2 {' l: b: T9 e- @; s
$ `9 l4 [9 x& ]+ Z7 |● 电源适配器& r2 B M: S2 c$ v& ]: l3 z P* y
● 开放式电源( B) E6 e* k! |5 x' {' _) X
● 数码相机和摄像机电源+ {* k$ N4 H- ?; F5 L+ i
● 电脑和服务器辅助电源
0 e$ J5 r( N* h2 I+ _7 I3 A' l● 机顶盒电源
R! s% s. A" n5 q3 L● 掌上电脑电源4 ?5 r2 V9 T" B% H5 l
! M, m9 R8 V+ e( J引脚分布4 t, X$ O( b$ E. }+ i# Q: Q
$ p! T6 q1 h# n9 B2 E
% }$ p% R4 ?& _- O% f9 X引脚描述
6 s( B7 f9 w8 M7 J- J% g8 F; {: G* G- C5 h$ @# {3 U7 d2 J9 H
8 ?, ^; u# S! `8 n0 h$ V
典型应用' ~4 b' m p3 k2 d2 d& N
( t" [* k/ O& N8 G
, T8 ^3 b/ {/ \7 S& A
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。) _9 i, _. `' g: R) |; |5 P
2 O6 o- P" ~6 [$ 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。
% F, Q8 C( U2 F5 P4 Q, s, ]+ C4 I) T }0 N* _. @
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。
" {2 v8 C2 Z) i6 B$ H p% J/ {, e" [( j, t1 M: \2 D5 q
02、样机特性% g0 A* M1 ]+ y$ e
4 P4 r/ [& r! n2 b* ]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。
; R0 `4 v+ X* f- w4 @0 Y. z( | I- i- K" J
2.1、输入特性：
5 u. o3 |* B' u& K7 ]
# U# L6 A1 C. A) L
, S% u1 H- W% h2.2、输出特性(PCB END)：
# @+ M/ _9 [* m+ a$ g& N
6 ]. b. Q3 ~) |! ~; z- S6 M4 B2.3、整机参数：
3 c! A1 U% B0 w' f; O+ F' d
, m/ ^$ W9 n$ C" A2 i2 y! l* t
2.4、保护功能测试：* p4 F, v- c3 a7 f1 z6 `8 g( O3 k3 S
2 g4 n( ^1 o' x2 o+ b1 S9 R% |9 s
2.5、工作环境：7 t! R$ f: N4 g# q& w
# ]; Z1 n' J5 Z, p3 \3 O2.6 测试仪器：
2 {, }6 r& L+ j03、样机结构信息' s4 z1 g; s# H
5 e! r1 _7 g# 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。, Y) o. b8 z7 d
3 y L6 m7 f( ], a
3.1、电路原理图及BOM：3 K1 X6 Q+ R/ C
" B. N- V: l- b9 v# r- `# P3.1.1 原理图：
$ X1 s" s2 {8 `) M$ Y& |( Q% C
# |* w% {3 J* v8 U3.1.2、元器件清单：9 D. Z) O4 V: K4 Y
) O. C b/ Z! O$ R. }- _0 N @8 l
; E: {* M( O- O8 X2 O3.1.3、PCB 布局&布线：2 N- H! j& A( f- `" _* s
% H, x/ x3 q/ L* D
PCB 顶层布局
3 n9 J$ ?& l' y$ m& o4 J
PCB 底层布局
. @9 t* E# r1 ^% h' G1 L& NPCB 底层布线 / G. ?. e& [8 V& f$ }6 c* ~
3.2、变压器绕制工艺：& v% G G/ o% W: B/ A
; p, z: |( ]+ }: ]3.2.1、电路示意图：( F' {2 P( U' R$ ~
2 }4 _. v/ D, \/ V0 t' G$ M
7 i6 c b# K( M0 W0 h8 v6 K1 t/ z3.2.2、规格参数：) F8 c& H9 H Q* u6 g" o: E
$ U& f- S/ m- C+ D" ]6 ~
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；& V3 L' i* a5 }3 l2 J/ ?
2）材质：TDK PC40 或同等材质；( R! p/ C$ C2 r6 k, {3 U0 @" b
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
* [( m2 B7 X0 j1 y/ c4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地9 U+ Q: r# W$ g
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
* r* E) D9 s4 ?# z6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( v6 k; L( \7 W* E8 n( b7）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）)；
) I) Y3 y( s1 q6 P8 F2 H8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；7 O) \% R* ? B/ w) G$ D
9）成品要求:浸凡立水；
( H( z7 b8 w3 e. ]# g- Z4 l- f5 E. T
3.2.3、变压器参数:
4 y" z1 f: L( I% g( b% C( d% t2 o3.2.4、变压器结构图：
, ^6 E. ]# s3 I( H: U/ H. m
1 @8 s( H* a! J: N3 g2 N9 r1 y) L& d/ o* i% G
04、性能测评
& n3 c; o; Q( `$ j/ n% S& o1 f( {0 Q3 U4 M4 a* 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。
- N# W8 B% \/ q' K0 F
% {( v1 `- G [5 s# q/ F& Q0 V4.1、输入特性：
6 }, K" r2 P" X7 F
* p$ V" Q4 h+ d2 D! C5 S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。* ?$ e) ?- W% q z) l# d
) Y% |0 l- ]+ ]* r, v1 x
表1 待机功耗
& U. m7 q* X! g- F. t/ V( b
8 |+ N: |. y2 {1 ^
9 {+ ^1 e( A6 @4 f$ B5 Q R+ i$ b表2 输出100%负载下的输入特性
" e. q) E% W/ _0 N" t! v. S
' F2 F/ k) c- w' {' \% b
, o D7 U. K$ m) W4 g: k表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）* ?5 [0 R3 N# D: A! U! @& [
8 r0 ]4 F& }9 m/ x2 b* a7 j% W
. N$ r& f7 n: }/ s7 T6 Y
表4 效率测试（PCB END）8 ]6 u' [4 r6 x M1 k
: V1 Q! k1 q, C# A: t
9 G$ O4 k0 h5 O5 h表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
2 q* q& O! k$ ?! |- h$ \3 _2 r" Y9 B( p: W9 e; m" `4 y: n
3 b7 m8 ?$ ~1 |3 z, d% A8 q, W8 E/ l
4.2、输出特性：
2 H v p- U! C$ k+ |; J. E+ V( j& P' u
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
* Y; M) A n) O5 d0 s8 o- D
( Y, r5 O4 w- v- [+ u! F0 b
: ^8 ^; h; `1 C/ L: R+ p6 Y; b
1 p; B" t q4 I- w1 A' X, e4.2.2、输出电压纹波：
( @# J1 _5 z: {+ Z1 z, u A8 d( B6 e
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。
3 A: d% T9 p/ B6 r/ O& [# U) a0 [: x3 ^( b) j2 F" m! ?
! z% J% s$ M" _) P
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 9 H# B* B- e2 r
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load $ W# i- N% P& V$ N. I i' I
R&N @ AC264V/60Hz,No Load ( S/ ^' b5 }6 T8 L; ^1 ^7 @/ N6 z
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
: M. G, ]( w0 [4.3、保护功能：
' j" _, O* e/ d2 y g
& v- z& b& [4 W# J9 ~以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! v0 {/ Q( w# v# `
' a W( @ @2 o' L- t$ N6 g! e' n4.3.1、过流保护：
- C6 H- [) L; x+ {
7 W+ G9 T- }; T4.3.2、短路保护：
4 {- g; a$ ?1 k q2 j0 H" l0 m/ t4 n8 I
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
3 P0 b) N! A$ q2 [8 ?! I% {2 x" o
6 q/ D$ d4 }7 o7 y: y. `4.4、系统温升测试
' b# j9 T: P- H5 \- f- W3 `) r! y- v$ g% B2 g8 }
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。1 @$ r! v/ K" c, i, K( y9 C
0 t$ O; \9 Q% g6 \1 O; y0 r) w" `
测试样机及配套外壳
: d; j! W7 J3 h
) A: a0 o' {) _3 A( X. P9 D' ^- _: T( d0 e, c8 E- d
4.5、动态测试：
3 G. C' l6 R4 i! J: F
% d6 y2 T. z% w& }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)1 k1 w/ N0 I- ?1 P$ J. U' Q$ d! R
5 p0 n& P& f9 |+ i7 k
AC90V 5ms * b5 R1 E2 P* E' c8 ]
AC90V 10ms : U- D4 r. M9 Y# n
AC264V 5ms
; ?; ^, c$ u' W0 g
AC264V 10ms ; v0 [. g& R$ ^* K2 H
4.6、系统延时时间测试：9 ~: [) s0 t5 [
* |' |5 X- C7 I; y0 [4 T
TON_DELAY @ AC100V，100% Load # \6 ? C, i7 B. C( G
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 2 E, e% e3 C% l& v
THOLD_UP @ AC100V，100% Load , _$ r' P% D0 ^6 ]+ R5 h
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
5 }* q/ U& S, k0 E! e4 k0 S4.7、其它重要波形测试：
% I" e8 o9 j: @# @( F; H( \* L1 h) V8 Z2 d; \, I
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：3 d: m. e+ w. z0 u7 @" y
4 ^3 O7 h) G: C
AC90/60Hz，100% load 3 u5 M5 W5 I; d7 q& Z, K
AC115/60Hz，100% load
0 D! `# O3 \: T6 g+ m
AC230/50Hz，100% Load 8 s$ M; Q$ Q9 I2 s- w+ {, |
AC264/50Hz，100% load . d; T* z$ m* d6 \- N0 q: M
其他波形测试 [7 I# S0 K+ M& S3 l2 s* t
+ X4 r# _+ {# ?) L' k
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
) r* r! E8 W) u% W d- n2 q& v
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 2 o) g/ m% l. x3 F& I& E# R
05、EMI 评估测试测试条件：
, y- X0 r) G& E1 m2 j8 f
7 V: z* k; }9 }+ S. M) g1 B, R% l& o输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
5 L0 \6 G' W" x5 ?$ W' T! q输出负载50W 8Ω大功率电阻；. R; b; a5 d) G- K
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）0 C7 ^/ J5 `5 y6 o$ O0 m4 r N% D
, P$ @0 I$ h; I0 s
AC115V/60Hz 传导L 相 * J+ z' b/ x( T" k2 p! @7 [
AC115V/60Hz 传导N 相 7 p2 m' H5 p: k; n' q! V5 O6 g
AC230V/50Hz 传导L 相 " E/ C; x" W. Z2 _, u
AC230V/50Hz 传导N 相
: F+ i, r* k l: [) B$ N. n
AC115V/60Hz 辐射测试
0 d d' X! V; w
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