本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
5 _( d8 G' p/ B) K
$ `; F; `5 Y5 G u$ [+ ?8 L" O* D本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
* [# @, ^0 V4 g8 {/ W& W
9 r+ K) a8 K) o+ ^8 c01、样机介绍& z. ]: i$ k3 B- _/ J. s a
u+ r. y: Y' O) E) l
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。. F. u, k% a9 o& L7 {
- Y! t1 ~$ } P& D- j
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 # l! ^* N, y5 Z2 y v( n
CR52497 j$ \9 ^$ L# E
* w% G9 d0 r- X6 g) ZCR5249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。
. O! x- ^7 L/ H+ B0 ]5 G; w5 \* I5 [# \$ s" ^% o0 f9 R
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。! |: w* M" A. _: I: x r+ _( c
s+ V- m! S2 ? g1 _
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。
. c G% L2 H+ }& c9 M- {4 @' m G7 Y- ~, ^$ v S4 z& P7 [' Q
芯片特性
) f9 O1 K- w5 G: O; Y( k! D' o% }8 {: u- u1 j& _1 K: Y/ R
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关& j/ t) A- I% `5 M, L7 h
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
4 A$ @! `3 k- f4 o! q7 a& ^" `● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；! A$ w" m6 C8 {' R: Z9 k+ w6 O- b
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；4 O0 j; l8 i/ E- a
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
) _. }; P+ W% P0 ?● 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。
: U* F. D5 C5 [( P9 u+ X) P● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求+ ?0 e4 R1 J: m
8 t8 v! N' v* q- X- ~9 k d基本应用: A5 t* O' `: D- a2 Z4 z% r! Q
1 _2 Z2 _& X; f1 s) X6 {
● 电源适配器9 O1 `( ~7 P& q8 x) O% @
● 开放式电源; \$ G1 P. j' f" P: ^$ j9 o
● 数码相机和摄像机电源+ s2 M4 O0 F1 i. N
● 电脑和服务器辅助电源: ?5 I- R; u) s, E. c
● 机顶盒电源
' Y1 p1 Y' D" r9 A● 掌上电脑电源
" p/ c; o$ t6 J$ p
. l4 r" P e t引脚分布
" ^9 O3 V7 h8 z8 h8 \$ Z; [7 N& u5 U) H8 [) T: K( p5 [
( _' D2 m- p* r0 _, Y/ W
引脚描述
6 K _% {" f) N" _, Z9 \5 `. _/ W4 e( N, m4 ?
% S# N+ C, Q: [4 R+ J9 ~典型应用# a. V6 J7 _1 |( U$ N1 t
8 C1 \% M( U& L- ~2 e& E M2 L2 W) o' l4 }+ ]
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。
- B+ b' v0 w, c* V
: ?: Y% m( Z4 L* k9 B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。
6 |+ H; f+ z* @' Y9 u) S( V6 f3 U5 U! b* `% K- x/ q1 r
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。; Y; O; I& \6 h; z# Q1 I. S& m" |
* V5 m/ _4 t5 |( i, W+ y8 ?2 ?+ n02、样机特性# t4 k' L$ }+ e
; ^ _6 ]3 A2 p0 i& c4 l" `
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。: H! K" X8 \1 Z% u' b; P/ n% X/ p. y
7 U! L, h& e7 L" ?. X) p6 [
2.1、输入特性：# K( ]3 T1 i( c
6 n! `9 ]3 w- I7 l8 \, K8 j
c1 }4 K- `, L) h- D7 I. u
2.2、输出特性(PCB END)：
D+ X" }" ~* M
, Z r! P1 t- q. p; u$ J: o
2.3、整机参数：& R2 C9 b/ n3 `8 I3 _
' {6 i6 t4 E |; O
2.4、保护功能测试：
- s1 o5 e. ^' P5 P5 t* W
, }' r+ t' ?% X4 t, o" A2.5、工作环境：
/ M* c+ p+ @* l, ~0 C$ v
/ n4 }1 b3 J+ |1 l( S, c2.6 测试仪器：0 a& ?% V8 I3 R" w/ Z* o9 e
03、样机结构信息
% Q h, x9 {! ], D* y
1 y. ]" S" s w8 ~" m3 Q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。
+ g$ G2 \2 ~; p- f/ p L; O9 Y9 J" ]% h g* M
3.1、电路原理图及BOM：9 }# @3 ^4 T d D+ K, L9 Z, v
( _. T! C/ P- k! Y' D, a3.1.1 原理图：
0 |4 ?+ b: @+ l" o( S5 w/ @2 Z, h3 D: C2 D5 E4 X
3.1.2、元器件清单：) ?& T5 J4 p" o6 L8 x8 g
- Q$ q1 k4 s4 k' S; X# H
# m: C% w7 t; W/ o* C1 I K. U3.1.3、PCB 布局&布线：
$ f- q5 E0 b- K7 W8 P$ H. N5 \; a- c
PCB 顶层布局 ( B9 b5 Z, w; g- N! k$ `7 _! y! r
PCB 底层布局
/ G- H r4 ~2 j+ R4 UPCB 底层布线
5 d0 F+ \ ~ a3.2、变压器绕制工艺：
5 |; g$ z& ]6 ~' u1 K% Y
4 t; Z& b7 D* z3.2.1、电路示意图：8 r# |" }) n- ]
+ R+ g# N0 Q" |0 a0 D' i3 o; {+ G( F
3.2.2、规格参数：
; p) {$ q0 Y" e7 O+ k8 l* y7 R. h7 E/ ]
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
7 o; q _% J# E- V9 h8 y; C# \2）材质：TDK PC40 或同等材质；
' ~6 h! K+ L; @+ M% E: K3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
: U. }6 b2 J7 F# g$ J. ^6 F4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
, T/ Y" d5 p% q- l6 a& N5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；! j0 n2 ~/ E3 Y$ I
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
+ O2 I s2 p+ }4 P& m& 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）)；
( I8 e8 P( B* t+ C* F* _8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；- J" }- r7 T2 \1 N- {
9）成品要求:浸凡立水；
4 p9 i! u5 b6 g# X: ^4 }
. U4 Q9 g& I* \' ~" ]5 [3.2.3、变压器参数:
8 r# t; e+ H. D3 e; N7 s9 O3.2.4、变压器结构图：
- h' b1 b: ]# j5 g* D/ S- e8 r/ g9 Z0 [. i4 I, T; ^
! C5 t4 n% L P% O
04、性能测评
7 K9 w/ @6 g! _5 ]1 E6 T* p, g8 a7 `! O6 _: ~8 q0 ?
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。
; {+ o; y( `0 Y
# F- I; ]4 Y' }8 V2 h4.1、输入特性：
g3 U* k+ B: f
6 K- g% T8 ?& M) I% V. \3 L1 g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。
" i$ U: N1 W, y/ s# _
9 X$ m: a+ ]8 r5 o表1 待机功耗
9 H7 h# e6 h0 y8 J: G, n
! V0 O% g, q5 \. }1 H0 M; u: ]- f# }. `, j) m: a5 o
表2 输出100%负载下的输入特性
+ _4 z9 ~" P% r4 I; ~3 _8 b% \# ~; N8 r' C9 X% q6 C
2 g9 c1 v6 k* v1 W表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
9 y6 ~3 B" n' X$ ` _4 `1 p0 Q+ s! H1 e
+ y! o- G. f5 X7 k
表4 效率测试（PCB END）
# s+ b$ [ x/ g0 T/ A+ @: \3 H' @ k! r5 Z
* m- H4 F f+ O) y# U6 e% l4 v
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
, ?0 X9 Z3 ~* y+ b
, L* D* I8 k+ p3 T$ X* j
3 h6 y" `: o4 W1 g1 `$ F4.2、输出特性：
: h" Q; a: e2 F# u6 m; b- T7 l( h# t- {; R1 I/ Y+ x' b4 f% Y
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）: s* m J4 G8 T( K/ A' t9 c0 y1 A! L
( u. V' a4 [1 a2 w8 H% p; m8 I
' H7 M2 n* H7 ^
' m3 H2 }/ J. a" n4 s4.2.2、输出电压纹波： J* f1 J1 o, w
, s; ~: m! ^, B" 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。
& T' L6 G1 v/ p: |
6 y. N/ ]8 H4 d0 G( `* S
( S- e: v, f5 r
R&N @ AC90V/60Hz,No Load # w* ~1 y5 _8 R( w
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
* R0 k2 B: T# f' [9 ]1 r: |* w3 Q
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
% g3 x6 a; W0 f8 k: P
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
' }: s" {! s; p$ X4.3、保护功能：
! [0 \7 b& Z1 x0 o( N: p! f& P- o- Q+ u, V! Z* Z
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 T3 l# g$ E. G7 T9 m
% W- A- @' {( m6 _9 K# A( }4.3.1、过流保护：2 r! X# q# e5 w( s; Q3 h" p3 d4 v/ }& X
6 y# ?- C& J, W3 _# Y! b/ t4.3.2、短路保护：6 |, Z* Y+ H1 b2 \
$ ^8 j. A7 j& }' ~
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。6 P) l# P" `. P8 H `
4 g$ ?& c u" l! }
4.4、系统温升测试
$ R; O+ L; o% N {! `
# | U* [# n% Z& L2 d0 u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。5 o; O9 _$ x, M8 n
) T1 m, ]! i* g# Q
测试样机及配套外壳 & v5 i* \0 Q3 t0 u7 d
/ z7 T. M' N- B% S1 d' O
8 W" a% R B; p5 ?. n o4.5、动态测试：
. i0 { Q1 a" j S' s, y1 x1 i; `+ J# y3 [! ^/ U
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)
8 a: Q( l0 V2 [9 t
: H- s: v+ `$ E3 V2 B
AC90V 5ms 8 e) }- E6 N$ R
AC90V 10ms
2 e1 ^: ] H' e! Z
AC264V 5ms
1 {' X+ z, b) Y
AC264V 10ms
. d, s- n% F( L4.6、系统延时时间测试：
6 f9 S1 t% Q9 F: Q' @. `3 t' [9 K+ h( o( c
TON_DELAY @ AC100V，100% Load $ E* n* S! U' H. F
TON_DELAY @ AC240V，100% Load + y+ G, A3 G5 ?/ _& K9 s+ S4 V, l
THOLD_UP @ AC100V，100% Load - Q% }# N' @+ g' N9 e* ^$ |& c9 k
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
/ u: [7 W! Q: `8 l& f0 M- }, V/ |4.7、其它重要波形测试：' K+ Q2 z4 B4 C) }
3 G( M# o) {, E$ SDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：& K9 b! }1 S# A' ?0 |8 @
! K2 l( b& U! e8 ^; V* z0 H6 M; G
AC90/60Hz，100% load
4 N* s( f# D' e; c/ i a
AC115/60Hz，100% load # E0 t( O5 y! g5 H2 x/ t$ o
AC230/50Hz，100% Load
! s7 x; A- U: a' N* z& b
AC264/50Hz，100% load
% s6 Q0 z# T( p: F9 G" `9 }其他波形测试
3 R% S; m- [# l+ p, d9 G7 }) A! I: l% _2 f, P7 w
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 8 ]" P; @. y% D8 v: c% Z
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
+ q" p7 |: [# ^05、EMI 评估测试测试条件：! T" A) ]0 N% `& H
' _5 e8 h# O. a. K2 u/ a
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz； { k4 s; t) t2 ]. R* o/ \
输出负载50W 8Ω大功率电阻；; ]- F* H9 T( a" Q
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）% v0 ^* f) U. T ^: w
& w1 C4 |6 ~, Z/ A( v+ [. F, v
AC115V/60Hz 传导L 相
% R! ?5 C Z9 a
AC115V/60Hz 传导N 相 % i7 k! O: [( g C$ y
AC230V/50Hz 传导L 相
d6 T! _. R7 N6 k+ C4 a' ?
AC230V/50Hz 传导N 相
# X% o! n; F5 h2 h
AC115V/60Hz 辐射测试
6 t- t8 c ~! a1 R
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