本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
. T. Z. P3 P- Y- f: M2 {8 Q. K8 n3 X, ~- h! ^. h; o) K2 j/ ?/ ?" U( S$ d
本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
1 U2 ^. t/ {" }% h- G4 d( C/ R5 @0 j/ t7 `! d
01、样机介绍9 G: d1 [. ]& R _8 ?; g4 T
Z6 J# Q! U" q% G6 v4 }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。
7 C5 W. |* _4 k9 u, Z+ q' h4 ^* `. t: e7 G- @1 q4 h, K
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
) e+ ^6 V; o" f( q$ i* O( HCR5249: j# g4 P" j) N0 v9 H
- C' t, t: q% D% ?$ ~$ j; D
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。
* I' l$ R5 E Y& t
/ m6 [6 \5 n, n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。" ^# i4 ^# \5 T: n; q* V
: \ J2 s% q, g0 w0 n6 m; `9 m9 OCR5249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。5 w- Y- P4 O) H2 q4 U4 {) ?
& D5 x) i( ~2 \! w% }1 J* m8 Z- D* c芯片特性
, G; j& p3 y& G/ S8 S' i1 q
$ m7 E9 Q/ P+ S" |: p! B● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关. L) Z( o% t |( D
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
9 U. F' \. \; x2 }3 q- P# Z- j● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；! n( p1 j0 j9 z# g7 [6 f
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
( I/ Z8 z% f4 j● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
4 X2 {# Z% f1 N x. M: ]; j● 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。
# I" ~# n4 j* n% j! S6 b6 P● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求% Y" ?" A- e; y
* y9 ]/ q5 `9 ]! \5 l t5 b基本应用
" K m7 d& @% L$ p! R- ?+ Y S
& P0 E1 M& r9 P' L: U( D+ t9 s, e0 e; Z6 g● 电源适配器& v) k! p5 F4 V
● 开放式电源
+ a6 G( k9 r* D● 数码相机和摄像机电源2 Q2 q/ _% a) ?! v* T
● 电脑和服务器辅助电源- ~2 L' s+ X+ {+ e6 x3 B
● 机顶盒电源
0 C. o, d9 l( h3 v% Y( G● 掌上电脑电源
" V3 I; Z \ y% A0 s, J) ~$ i! e# y6 z+ s0 ]
引脚分布! ], _- Q# o0 ~; N* N% o2 P5 V
& g O& A" G/ X5 x X9 s. k
# u; b8 x5 p, \4 u7 B. P1 B
引脚描述. D4 X( B% G# U0 d) N
8 b& E- Q( p2 e, j% F/ u
5 W! S! }& E5 w0 W5 t典型应用/ S( J r& z: z. F2 F9 i
! w7 `3 t6 b2 E: W% [* d
+ M& L: C5 e3 G; p4 w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。
/ ]5 @- G( m6 R' \
* ~, t( j. q. [. K5 P1 `& a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。5 B. h- U7 @: i" i% s/ i
) B9 K( T1 v' M; Q
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。
. H$ I; D1 r: {) Q3 a) ~/ [
+ Q; ]5 b# `( W4 i% @+ O02、样机特性! E$ v( Y6 \8 X9 e l) c" l. p
3 {2 H) C: C9 T# S7 Z3 O
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。) E* h0 `7 y: P
% o; [8 D5 w, P. _2 Q2 i; c0 B2.1、输入特性：
3 B4 E: I+ u9 A8 w
! G" I+ q/ ~4 k5 d# q* \6 e7 ~: e+ ]5 d5 J0 D* a( A
2.2、输出特性(PCB END)：
8 f9 W& h& j% |( H
7 J+ w3 A6 D3 g2.3、整机参数：; m8 u$ F4 S% B9 W) r" q( |0 _8 I
* _, A# e. x/ r, X" i, l2.4、保护功能测试：( b+ H' B5 Q( t( @1 V( @
8 u2 D0 J z# a/ h7 Z
2.5、工作环境：
2 a( m2 `* E. O+ u
+ u) P9 g/ O9 y
2.6 测试仪器：
( F+ g4 r2 m3 S4 R: g03、样机结构信息
9 s* _% Y+ J3 \8 @. u* q, g% {- H! g7 l! G6 m 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。
1 ~* x. d, T: ], y1 {" W1 n. v! I$ f& N6 C j
3.1、电路原理图及BOM：
& g( J' b. X5 U2 v4 W h7 p; R. E
3.1.1 原理图：
( e5 Z: c Z9 n+ L% W8 K' V7 }' u2 N" `7 H o5 K9 |. y" K7 e2 ~
3.1.2、元器件清单：
4 }) S7 p% Q* U. r: a4 v& c/ e
, }0 U' [9 L+ E. _5 f
! ?" S$ {+ g" ~- H( Y& f" r* Z3.1.3、PCB 布局&布线：: Q! [& l) q0 N; ?2 l$ W
5 y& c5 g { M# M# ^
PCB 顶层布局
$ N+ l/ O1 t5 e1 |' I/ Z
PCB 底层布局
+ N8 ]( k) [8 v! J n2 ~PCB 底层布线
; Z8 c! h% t$ r* y, `$ ^, k. X3.2、变压器绕制工艺：
, N r5 ^) F! T0 P- p* {; r( S+ j) R" K! O8 M* z1 w) `
3.2.1、电路示意图：
# Z7 E0 m8 |: }1 s0 Y) J; ?/ G( o2 x5 G# W
; o1 U( @+ B: K# t8 c$ \3.2.2、规格参数：$ a4 }8 |( ]- x) [- |# \, x) d& o
, N( a. J: ?9 U1 ^( B% H" u) t$ V1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；# [( [; N* q) Y/ |2 r5 A$ N8 y4 D
2）材质：TDK PC40 或同等材质；2 ~' J5 C' V* D2 j9 q
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
/ L4 ^) R& a, X) D5 @, ?! ^/ @4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
3 L- X$ J$ ?6 j. ?! [5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
9 i9 e5 Q1 ~1 ~: {! h6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
# M7 l; d$ W H* w5 K7 W1 |& U& T7）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）)；: j' f( S1 ~8 I) E+ t/ L
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；9 Y) J3 ~/ Y7 Q7 g* P% z+ l2 Z
9）成品要求:浸凡立水；. Y( K, r! i# K% d; n6 d
, u, j2 e. a- w" t9 R
3.2.3、变压器参数:
. C7 ^: x0 A1 n& ?3.2.4、变压器结构图：* i# `3 v: y8 i% j3 G+ ~# c
0 Y/ V" z; N5 L' h/ Y7 n9 Z! U! r: H
04、性能测评- P! N: @5 b/ D- T( _7 y7 r3 O' o% V9 z
% R6 y7 K7 L6 e) [! a
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。
8 n% h7 V; N6 i! }3 s4 @; L( h5 [" H$ W1 d
4.1、输入特性：6 h' ^ \& |' d1 E
9 ]! O* F9 A7 T, V' }& L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。
% _& `7 X/ l, `& N( \0 @3 C4 E# k$ Y S! N2 x: x+ V1 n
表1 待机功耗
$ @: X5 ^8 u" e9 n
3 g$ j$ @ f+ z7 N! ?
( b, }+ q" z! @. ~! |表2 输出100%负载下的输入特性6 ^$ H8 A" Q& c0 C) P0 t
( e, M) v7 {. G7 n* E
$ K* K2 P. C& X6 s表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）4 Q- ]: y/ N! J% Y# b6 b7 ^+ _
+ {. D' E% B+ V: O7 \1 G
; @- `% L, R% X" V表4 效率测试（PCB END）
; Y* T9 {, A- c& A
" j: H% ], z( Z/ B2 x
, \; J7 b2 r8 o3 x/ v# _表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）6 L: _$ P, ~- E6 U9 z0 A
" R b$ f: {" M/ G
& W. M; g" M8 z& d' K2 w
4.2、输出特性：
' V+ R' L2 m+ p1 {( ]$ v I) W, N3 N0 X
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）2 s% f" s2 {8 U# P' w1 v7 ^
4 d h; P- h" m- c5 m* P
5 c0 s# [. n( ], T; S% G+ o' `1 v, l0 ]# k
4.2.2、输出电压纹波：- q& k! y; p3 a3 {" \! l0 P# M
% _: I! H: A3 r1 Z7 u! X* f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。/ W7 g+ b! m% x) J3 I0 \1 i5 P
% }: m$ E# E# }1 k8 E5 W9 I' F
3 k- X! [, k9 K( B
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
0 Y6 l; p) Y+ Q( }# g
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 8 n: d5 ^: q- y# n* c$ m7 d
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 7 H( n ]+ q0 B0 Y ?- R( H
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
# H: ^3 {" |! k& D5 H, u0 B4.3、保护功能：) O. a" |9 f1 Y- z6 w7 \& I
( x8 k3 m r6 C1 b1 c5 ^
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
9 Z% ~! N5 m. y; o5 R& P& x8 b4 M6 l% a
4.3.1、过流保护：
' B, D8 o# B1 z6 t' ~ ^; j$ l# o
/ a6 a0 O, P E n4.3.2、短路保护：: ~* S6 `6 H) s( ]
3 ^' S9 [% ?! x4 C @; @ g功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
/ G; M) h) q' t/ w3 B6 h6 }* n5 F a( t. C4 ?6 {. T
4.4、系统温升测试
* m9 t4 l* b, o
6 [! V9 h# ~. q2 T! z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。
4 F4 m5 P" ^! `
" ~0 h1 J) f! Q' z) Z. J. S; H/ P
测试样机及配套外壳 3 p5 b# }; Q# I% F( }% E3 c- Q- ?
& {4 L. `. A+ X( @/ T$ t
5 c7 y, g) w+ v/ H7 b4.5、动态测试：
- W& t& }1 J: ^0 Y2 }$ e* `0 F
" z o# A! O% ]7 Y* W7 b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)
* S: w/ D! s- Y3 w/ c0 s
* y1 H C" \( e6 B$ K& H, h0 t# O$ t
AC90V 5ms ' o( c. X" X8 C) Y5 F# j
AC90V 10ms
3 s, h, \: G+ I X, \7 g
AC264V 5ms & H- p' p2 Q0 T m3 M8 b
AC264V 10ms
# i# O3 N; h' H* e4.6、系统延时时间测试：6 H$ J/ S4 Y' F- l9 ~' Z) t
' L& U& [, j# `1 }$ a
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 9 k9 O4 P, I) I( R# K$ z9 X. G
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
- x) |$ g% @- \
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
9 I; R2 I7 R" k) J
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
4 @) |. h( ?5 n0 n/ ^4.7、其它重要波形测试：
" \; _! r: m: K% ]
9 `7 O5 C7 {$ I1 B( V7 F: b3 PDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：5 @6 b- _/ H! ^. X' r! N
; I8 \4 C4 o! h( G
AC90/60Hz，100% load
' U I( T; W% w: S
AC115/60Hz，100% load 9 m, n% q4 s- n0 `& r
AC230/50Hz，100% Load
0 y) V7 f/ G/ p' q' j+ y% _
AC264/50Hz，100% load
6 P, G' H: M/ r- ^ s% T其他波形测试- y, L6 W4 j' W
' `% ?; B1 p% E: P1 C
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
" E7 n8 S% d. c
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
4 F$ X; u/ |& b! I( M5 I: P" W05、EMI 评估测试测试条件：! b2 {) f2 {$ c5 q/ p
7 C! D1 C# |7 w6 X% J, R, _/ P输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；8 A3 `( I- Y& Q3 a+ W3 d
输出负载50W 8Ω大功率电阻；
7 e6 @! S8 _1 z# G* @限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）; W3 b. p% U- D% I! [
: n4 o3 G, v8 U9 v( J4 l
AC115V/60Hz 传导L 相 2 g8 t v0 h; v: D$ U( c6 e
AC115V/60Hz 传导N 相 0 H2 @7 }2 B( g
AC230V/50Hz 传导L 相
* T* L7 x. [" p0 Z7 w
AC230V/50Hz 传导N 相
/ Y: [& s9 f& H* W/ }# Y# m
AC115V/60Hz 辐射测试
& x! j1 e! h [; g6 H
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