本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
6 R6 e3 F& _6 A. x8 P
' q/ B! U7 }0 R# d) C本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。2 B+ x2 E7 ]5 O
+ B. U3 g# e F01、样机介绍7 q% g* r( H. F
+ |# t% n5 q: T U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。# a- L! ^/ d6 P! N* A- Z, v
' f! b s) X! o+ D4 R7 l b
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 ( W. I2 g* o' e3 e; H
CR5249
' A$ y9 b7 f1 u) j7 Y8 _3 k* o" b0 j$ d1 a S6 ~. d: v/ k! k
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。0 N3 r6 X9 N) T3 Q: k
6 ?- _7 `" Z% e# o A7 _' M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 h6 O$ r1 C' t: D0 h$ A3 V) {! A/ |3 Q) u8 {$ e+ X/ g9 E
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。
$ F3 G6 k2 q) }! H% T
. g: ?$ M, t5 H8 p0 l芯片特性! e3 z- A. K" J5 G5 h
4 ]6 S( T* p/ H
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
6 _) q, a% d1 M) Z3 M$ ]● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；6 R ]0 @& P$ @/ z$ x7 `! s
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；6 r/ @" s% m5 _- J- [
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；1 k7 M- {! A& P9 e* _3 G
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；; u7 Z& d# z( ?# 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。0 _: b# j! R; d
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
% y! P/ Q: U7 K6 e3 u6 ]
# n3 J9 f7 V2 N. e0 q! V! ]基本应用; D. K8 a) X2 r- A8 J, g. f
, @2 x2 y. G3 Q: r& g& P( R. B% r
● 电源适配器% p3 |9 Y8 }- _' ~: X$ X$ c- v5 E( E
● 开放式电源( G$ t7 k+ L& j+ x) d/ E7 `
● 数码相机和摄像机电源
: t/ p7 M; H- K) i, o● 电脑和服务器辅助电源& a# I* O% b& A5 I8 I+ W |
● 机顶盒电源# ~5 n! h: z4 Z: P2 r
● 掌上电脑电源: F9 t& h+ _8 n3 o
; x& C2 ]1 w* {1 v7 a4 V
引脚分布
# g' v$ j- T5 ~
* ^, l0 {# O. g0 V/ \
# Z2 J Z8 t9 D+ {" A0 V引脚描述- H5 `1 W \4 N$ O. s
' G5 C& `, f9 ^# C# T0 I M& j s% K3 y
典型应用
! N( d4 D9 x0 a. B+ y* {0 E0 b# t
3 K+ ? w% y: @7 y# \3 x4 |/ F
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 c9 n: _6 t2 d& [" Z
! t1 T/ q3 p* w& k# ]# v i
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。
- B. o" G" `. R/ E" E$ P% b! C' U
2 a6 _( D# J% |; S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。
, l* `; b8 i" L, v+ I5 D5 A3 d
9 `6 M6 R0 Y' o! e: R6 L V02、样机特性
4 C5 e9 W9 ]+ G4 r; w6 L% M" Z% j& R& t: T9 e9 ?' [
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。, b9 B6 o6 g' F3 p1 K
$ x0 v2 C* I) ?8 I# v
2.1、输入特性：
% ^2 P4 g- O; Y! X1 J% R+ r
) ^6 O4 D- o8 }" G9 T0 o+ S
8 C, q% r: F9 L7 w2.2、输出特性(PCB END)：
. h0 S6 G6 P" n% S
. ^* ^( E% p/ H- E" K
2.3、整机参数：4 c' ]8 q3 I. O+ g9 e5 d) _
N+ v( Y- r: Z/ o0 F5 R
2.4、保护功能测试：
. g2 O I6 K. H* L) h
3 q. X( ^* Q: O- p+ x2.5、工作环境：
, q" m1 z1 U8 N5 I) e
; N6 W: n4 S/ a
2.6 测试仪器：/ a5 w% U. m6 j& W
03、样机结构信息! [4 F H9 u' Z
: i. c: k+ g. ^1 A' r7 e9 x$ I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。3 W( O0 j: a5 v2 [ q# P+ d
+ Z5 v0 ] T0 k4 a; P- B2 K
3.1、电路原理图及BOM：
4 i, W+ l# d+ A2 t/ Y5 a) p, e1 J. U$ s) J2 B# a
3.1.1 原理图：
/ m( H( }7 Y9 J& ^9 F+ a; D2 B
8 e. ^2 c- }0 |( I7 }3.1.2、元器件清单：
+ c+ i" J1 K' S& s; G
# q3 p e) b) E
) z9 [; c4 x) S8 J R6 f3.1.3、PCB 布局&布线：
* n7 Q: W; l, @9 B# E! f- T: b5 ~' l/ a: o
PCB 顶层布局
# a1 \) R# r8 |+ u
PCB 底层布局 9 T; ^8 v' E$ w1 Y, H
PCB 底层布线
: |' m1 a) C0 f! o, v3.2、变压器绕制工艺：
' e/ |( |6 E( c( u
: Q# _; ]2 u8 `' | x' j3.2.1、电路示意图：& o9 w% ^4 N. {/ @
* W: Z6 f7 q# J# O0 C
( K$ S9 T0 i/ [8 A2 W
3.2.2、规格参数：
, m6 S) [, h/ o; P0 n# w4 U+ B8 u6 @
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
( r0 S$ @; r. J" @2 c6 y2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# v& n" M, t! A0 k) C: C3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
; m1 w$ U7 c, {2 A& y# \4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地2 S. F. N4 [' d+ b6 z( h
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； R# H) L4 J% c6 M9 ^' u& l% L
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；4 a, ?( b k% W; {9 v7 t2 N
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）)；% Y5 W; j/ B5 l3 \
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；$ E$ W2 b; a2 Q' W8 w; p
9）成品要求:浸凡立水；* o5 p: F: q7 ~* |& F/ {2 i0 Q
9 h9 |9 W) F3 @% M: i5 i9 A" C
3.2.3、变压器参数:
" y: B- h* P4 a: k, r; m$ Q3.2.4、变压器结构图：
* c+ ?; b. d' H9 d
0 P( }* t* Y: v. v1 W
; X% {( ?- `6 N4 ?2 T$ a04、性能测评
9 p# q1 g {2 O' ^6 d7 z) S; V
+ N: X4 S' F2 {; ^' D& F% i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 {. K* ~2 h! @# w6 h7 Y3 r C
4 y1 ~" N- }& d6 _; H' N4.1、输入特性：
: M4 s) G3 h9 E8 l$ w( t7 h$ x8 U+ C5 x. u7 `6 \8 e, A
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。
+ Q" h- T6 r. g6 x. |" ]. W7 S
, ~; X' c( R) W$ S" g4 q _+ u表1 待机功耗) Q) G+ H8 X7 E) R+ ?& k
, |7 y! c- d/ G6 m0 F
( Y! E. m9 q& w1 w, _
表2 输出100%负载下的输入特性0 |7 p: Y* M1 u7 X! t7 p3 {
, H3 f0 t. B/ A( ~9 I- D3 ~
{, I% B7 i: D ]9 R表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
5 g* z7 l0 Q J' E4 y% ]8 z8 l& [8 G* w4 t
) v3 ~! w' j7 J1 g3 v4 `4 C9 G表4 效率测试（PCB END）
) X* v7 k- w& u0 `1 e; M# ~+ y7 J; M: W
; R. g1 n' m: x: b6 H' F5 G# N1 j) d
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）+ T) a+ _ }) ~/ H0 z
1 Y& c! E) _8 G7 `2 h. S4 x9 _- O+ f: ^ }9 D
4.2、输出特性：
* s" a) a* I, [: I" g2 B3 g' {) i6 o! R8 M2 T
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
) L# W7 D& I/ o" m/ ~7 O7 Q9 P
& A0 ?7 V0 G) `3 z+ L, u/ O0 w, g5 y; [2 c- {# P
0 b7 C& u+ }+ E# Y9 Y. B/ t& e4.2.2、输出电压纹波：
/ X: N, M5 L# |) ^( C6 r* t. X- T' u: A4 v1 c9 V9 w
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。
* ~' C# n: Q* v. g) t- I7 Y* F# _: ]& x3 F$ P& c! ^
3 |8 b9 m5 J* \/ R
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
3 ?0 g+ x, j' j9 |
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
7 R$ @: [/ S, ]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 9 o) G* y" n/ b9 K0 d3 v5 V* R
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
8 @& Z, M# S- o, s4.3、保护功能：
. X/ ?* o: \4 n% u0 j0 w1 L. L
8 e/ k( p2 s8 E* l以下涉及过流保护、短路保护的测试。
* z9 A4 ^; ^% n S9 M; c7 C0 q/ b7 X/ \" ?; ~0 a
4.3.1、过流保护：
# D; T7 G2 p' d
8 l D/ m# Z+ g$ p6 Q4.3.2、短路保护：9 G$ C# h2 n6 Q
' _% P) s" g8 {- s. L
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
0 ?' u6 j) t- c8 f* t: Z X) L! R0 b$ t2 M7 t' l0 {
4.4、系统温升测试2 H1 z P4 r# y/ A4 ?2 M5 a
4 Z7 {8 q3 N" ` T3 D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。- g0 O6 d1 r! T1 [. n7 H
n8 K6 s, `$ g& ]
测试样机及配套外壳
' z% t& N# P) ?9 \, Z* C
/ ^4 ~ K' G0 S0 B1 z) \2 ]: y, y! ^6 F/ V( O0 t
4.5、动态测试：, [) u8 ^+ Z$ A7 A5 t
6 d7 b/ @1 f; b; ?7 r3 \; Y1 e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)+ k0 e+ b; X" O, R# a
* D/ a7 o& q* g7 h
AC90V 5ms ( V! P9 T2 c6 q3 F" \! o( d
AC90V 10ms 1 B( \+ O8 s, R( i- o
AC264V 5ms
% u) l) c; \# p1 J6 U; z! z
AC264V 10ms ' ^& k9 U% k' x8 f2 Z0 z
4.6、系统延时时间测试：/ R1 V. S4 G# h0 H; E! n) K$ B
) g1 ~ [( ~) \" ~: A; t0 s+ w
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
5 D' {7 c( q: ?& r
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
7 m6 \, P" X" t' G; r# ^
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
! E' ]2 S! K) X7 U; s* D% h
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 7 k5 m) g0 x( A6 p
4.7、其它重要波形测试：
1 e# O( q+ y: Y# ^. k$ ~5 W; M& h: W' N# J% {
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：! D; d& s$ W# S7 Q
8 n( @/ N/ R$ f8 G
AC90/60Hz，100% load
7 l$ a, r" Y4 H1 N J
AC115/60Hz，100% load ( D8 t+ w/ F$ C$ U/ l( c7 Y h" t
AC230/50Hz，100% Load 9 T: F# r$ j( G. e2 V0 J
AC264/50Hz，100% load ) b3 ]# h4 m0 q1 f
其他波形测试: b- f9 y$ G: P2 W
! u- [4 o W1 }: {
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 9 [& g7 \/ W2 C& [2 g
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
) y! l, n0 k% n9 O! W05、EMI 评估测试测试条件：$ E0 R3 E0 i( [0 F+ ?. L
6 c9 c& I+ I1 n% \) e4 ?' t
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；* G5 J; @8 B+ j% J+ A2 m
输出负载50W 8Ω大功率电阻；
+ k1 Q( |6 Q, W5 X; B/ M% [限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）% @0 D* e. J |* Z% x
/ O3 _; A9 T& m7 c0 H! o
AC115V/60Hz 传导L 相 " O/ x7 F5 R% ?; [6 z- U: ], ^
AC115V/60Hz 传导N 相 ' _$ I9 D6 H% F3 w& n3 F: c8 [5 G7 G
AC230V/50Hz 传导L 相
& W" C0 e ~/ @& f6 P5 W" p
AC230V/50Hz 传导N 相 $ o! o* c6 [; P
AC115V/60Hz 辐射测试
9 e) T$ k; G( T+ e
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