本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
8 i ~2 }3 D$ C3 a/ b* I* ?6 k1 E
6 K- h5 a" `7 i3 q本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
+ U# ?) ?; k+ ^4 Q- s
5 v, r0 V* Q) L1 G01、样机介绍" U$ v9 f+ d" V) P) J' q$ V' i
: |1 L+ S d; E1 ~( Q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。9 I( E$ _; ]% ?7 i# V; {/ U
- W8 ]! O' X7 ~6 V) E9 \
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 " v/ M8 R7 Z3 G+ ~) ^ h
CR5249
, X1 b6 w4 {7 i: T& ~( {) s8 K) }3 |& b5 ]! O5 d: X
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。* Y# F: s' `7 j/ I! C1 r N! F( O: \* M
% R3 M/ u( }5 M2 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。
2 t. B1 ?0 E& l
9 u* H4 H# k3 l* ?/ ]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。: I) A. M, c, K
5 [- y1 m% A) c( K& s: |4 a: N
芯片特性
7 m: {3 X1 q! H4 b+ H. ~" m' P+ ?# H. ]
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
' _8 O9 d2 P3 Q● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；3 w7 G; Z/ c4 s4 b# \7 i, l
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
; ]6 F Q3 f6 g3 g8 `● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；3 q' }8 Q0 m0 L& Z P
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；5 }' [, }% C" q+ m/ C3 [
● 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。
; W: r$ V8 R) O5 P9 r● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求) K2 f$ w$ }6 {. X, X5 D
" r& a% O9 O. D- |5 d1 M% f
基本应用7 g/ x7 l* h: T2 ^1 d+ r
2 x2 t0 e3 d& }# q' B' e9 p5 N4 `# |● 电源适配器
& R1 u5 I5 ~ ^* b: h, v5 u. M● 开放式电源
3 W4 j( o9 A9 ~" e● 数码相机和摄像机电源
% k" k2 D9 D$ a, A& [● 电脑和服务器辅助电源
3 ~8 q! B3 \' k% m1 J3 t% X● 机顶盒电源
y! |; w* O5 c● 掌上电脑电源 M) ?% X& L6 X# X9 V# Z# I9 @+ F
8 Y! t! T$ E; b; p1 ], Z引脚分布8 e( c$ Z0 M5 e+ ]
( ~& \+ z0 e6 J/ G
3 {9 x. C) L5 c( ` [引脚描述' j$ ?, B! _8 u; @7 Z. a
% x* M+ M; G! E& ?1 h( I
/ F: x2 [5 T' G
典型应用
2 C: s6 z# P! l+ x9 M
1 u g4 U, s! t3 Z5 {
& i: w* d! G5 K4 e9 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。
! ?( S7 s; q7 L" ?
" n1 J2 j9 X" t! s! P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。; }, Z: Q. K' j9 `- O9 j/ \
& i3 d# j5 K/ f- b/ [
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。: X' ?' j6 d1 j2 y+ r
- R4 G: c6 w# G. { \4 d; G6 p02、样机特性
* i. X- M. C3 w& l8 }5 y& @) U8 u$ 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。' c- G/ Z' S+ T: w) d
( s; b6 o+ t" ^% ~2 q/ N
2.1、输入特性：/ I# h$ z% q$ X* W: C
0 r3 h8 N, \7 b2 n. X+ t
# y" f" ?- f4 b$ j
2.2、输出特性(PCB END)：
6 X! Q6 [7 O* s2 K9 B8 |3 U% V4 G
6 q" s" x2 b- N
2.3、整机参数：) l' v# { D) e% J' G5 A6 m
9 h* @% x: s2 X0 C9 ^2 g
2.4、保护功能测试：* x* C9 `5 \4 e! N2 |% T3 G# }
# `7 p9 `, H' L u2.5、工作环境：/ c0 U1 E; c% h1 @
" F* B0 N) h+ H* B2.6 测试仪器：
3 N- D- k' `( _2 }% r. e; D03、样机结构信息' Y& `( i, d: N; D3 {$ s* X3 \
: o+ a/ ?" M/ Q& }) i% Z
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) l3 }8 {' G' k
/ }& r! a, b' _8 E2 J
3.1、电路原理图及BOM：
) B' d3 k0 u0 i- M9 f
: {# |7 c6 f9 |& G3.1.1 原理图：
- B' o! R+ r! W% I% V2 u# f) r8 y* D" C$ W9 ~2 K, p
3.1.2、元器件清单：
5 s) X. O; f! L @, m- k8 J3 L7 S5 t: F
; o5 K% f; Y/ A1 x3.1.3、PCB 布局&布线：4 v8 Y& M2 E% _+ {( Z
8 G/ r7 V# X0 l! P
PCB 顶层布局
, g) J, N& l+ Z) O5 u' @- H
PCB 底层布局 5 j+ N x$ |9 W8 E8 V4 r
PCB 底层布线 ) s3 F8 z0 C1 {; b% ^) E
3.2、变压器绕制工艺：
8 G( p' o* J5 V+ R" X# N4 k# J( D; ~; |( o
3.2.1、电路示意图：
; m2 X( p; P( n( p' N# a: \& ~+ S+ f3 O; L2 j; a
q/ p! y" y4 @" t9 A3.2.2、规格参数：$ A v" X1 Y, {# R+ ]/ |
# d. l9 ], u. F( S) b
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
) \6 U* N; q, G2）材质：TDK PC40 或同等材质；
1 t' l8 n/ l8 s3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
- O8 Q# l' n& o$ I+ L3 C4 L! ?4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
/ I% l$ J$ R) y, A5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；, m3 U4 F- f3 [6 I! l2 o* {/ L
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
+ [' u# v% ]! o1 @1 L2 ?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）)；
m& G8 b- h1 S! S% F8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；/ \2 k6 B* n0 g- i V' H
9）成品要求:浸凡立水；$ @: ^: ?2 z: s$ ~7 K
7 V7 m, |* I8 R2 D3 F3.2.3、变压器参数:
* _, U3 w6 t! I$ y3.2.4、变压器结构图：
; A, b8 B$ ^ ~7 \5 p- `) v) g8 m( ]5 n9 u- o6 [9 K
0 y% i$ c$ ^( T0 Z04、性能测评% }; T- P' x; S! A+ E. t
) T( l6 \, P. ?5 u, v& E9 \' R
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。
; M9 e# Q H; W+ x2 J. t' F: X! H2 K! A, r; B- v
4.1、输入特性：
) B# Z8 a5 _$ K2 h6 l7 P
) Y& z$ x& B: q- I( V- U& k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。
' Y1 |. ]: ?. H: a$ f8 v2 L/ _7 A3 W% H% y* D
表1 待机功耗
3 ], T7 j% \( C1 ]; E# t2 @
& O: G; ^4 h* E! h& i
# U8 { W: H2 g* A$ E8 W# Z. g表2 输出100%负载下的输入特性( m; c0 x( x. _+ a6 W
. l* @8 j( w$ h8 G" p: l
" }! n- p4 v) h: ~表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）5 x# m7 l$ @- s2 @1 {; U% m
9 ]' S, J& \6 ^' h8 c! z- Y) E& i( ?) F- D4 b* c0 R& k
表4 效率测试（PCB END）
6 {/ q7 }) p3 R0 v, L6 B6 d# F
' C& V5 x, i+ x' h+ S* d) ^; k; M
) t J, w6 d. l* c表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
& \ r- H* \7 q! C8 D# M0 p- v5 G4 \
, V0 Q" B0 y w8 [. O8 }
- F& F# C+ y7 M, [* c$ m; Q' A5 e4.2、输出特性：$ l$ G U8 |) z# ]! F
: v( u9 I3 H+ M# {3 @4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）' `$ ?6 a' S9 s6 V2 S$ T
+ U5 P9 a4 g8 Z% p& l# d/ q: U* ~! a: P3 t0 B
0 ]1 A3 T3 r; {8 u" v6 }
4.2.2、输出电压纹波：
0 l8 E$ q) }" v3 S! e4 }% s* y% I
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 a( z6 R2 \% q/ W8 O- l$ _/ Q o
3 ], q" G% x- G1 e
* H! c) t* e7 P) {6 n' [
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
$ S# M. H$ W9 k Z$ U) {2 G1 Q& s
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load % L# m4 ], B* Z9 H
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 5 w2 y, P! K: ?% z/ T) J
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load - Y# f9 C8 l1 j2 d
4.3、保护功能：
" S N0 L6 |* S4 q; ~4 x9 }# h. R- J2 q
以下涉及过流保护、短路保护的测试。2 O, j% n/ j3 C' d4 d
9 Z4 s C. h* [# C0 l4.3.1、过流保护：: k6 y- z2 q5 S9 }, C( @
* E% M' w ^5 \
4.3.2、短路保护：5 r9 h) M% V- x" ^7 J9 p# Y& m
; [* j( N- ~7 F: d# m' K! `
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
9 u, h8 o: `9 O; K1 ?) s) {2 b0 }: R" w0 r
4.4、系统温升测试/ w1 A: M% ]' }' h6 Z: ]! p
7 a- W, l# p/ Y K X
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。
" M. T9 p& q. g0 J9 B) q( |- N. k/ ~5 h6 K/ A
测试样机及配套外壳
7 g% i, }' Q- W8 N: {+ o- d2 q) a
' ]* x" P- w8 ]3 H2 G2 T
4.5、动态测试：# l" f7 m+ @$ k) P) R e
3 ]" P1 @9 Y# Y. G" H. j8 ]6 C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)
$ E' z$ L; ^2 c$ W2 t
& d2 X% c" ?) m3 }- w* N. Z
AC90V 5ms 1 d/ V3 M' O- _! j
AC90V 10ms + K V6 q3 \6 N) X( q
AC264V 5ms
. h' @ G; ^, \! _
AC264V 10ms 4 R7 K1 G+ Y' ], I& `
4.6、系统延时时间测试：' c1 t4 @9 V2 q9 L [
* Q7 M2 M. z/ I% @* g4 F
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ! V0 t# Z3 }! B: `
TON_DELAY @ AC240V，100% Load " p! F: x6 {( j+ N. U3 H9 p
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
3 {2 X: t; x9 l
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 4 J' M+ c( {7 D4 {- C, x2 j: \
4.7、其它重要波形测试：
9 ]# b4 e3 r9 r
" k b+ k; M0 j* ?4 W0 V0 j, bDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
8 D1 r: W' Q1 p, i6 a' @9 T( y! s
* p) G7 P; Q4 U' n( O
AC90/60Hz，100% load 3 ?2 s) W# ~1 k
AC115/60Hz，100% load # J6 y, O4 O) ^/ i$ N4 D3 `, c
AC230/50Hz，100% Load
/ f- L5 m Z9 p# L5 J K" S! p$ o) u
AC264/50Hz，100% load
. `. S, t5 p7 W i, r其他波形测试
% w" K; ]* U+ R+ d. j# k+ t+ W7 L2 {6 Y" o& F* o
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
8 s. I0 N# a( k( V$ r
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
/ A7 X# B J7 k1 f, z05、EMI 评估测试测试条件：
2 N* ~1 N( L! F
; p" \# m5 j A9 A: S$ Y输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
9 @1 `5 n$ j0 |# A0 y# `输出负载50W 8Ω大功率电阻；2 q6 N3 K8 r& S6 c) A
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
9 h" j$ x" N1 a+ I7 v1 m' E5 `+ }- n& F. D
AC115V/60Hz 传导L 相
# ?3 Z+ D* [, z9 S: f
AC115V/60Hz 传导N 相
O; h* \: T8 l7 ~
AC230V/50Hz 传导L 相 5 p6 R7 B+ L0 E7 w
AC230V/50Hz 传导N 相
( `! X8 D9 d* ~6 f5 m2 |( _
AC115V/60Hz 辐射测试 / E! H3 Z0 n. a, I
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