本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 " u6 f9 {" D' B _
' u0 b) R! E/ c# x; Q# D本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
3 K6 z* P) ~! r8 D' `/ \! u* z5 _) b( y- n% q+ c0 ?* \$ L
01、样机介绍
9 p" Y6 L) L5 E7 ?# ]: O1 J. p( V4 N! `; p, R, S, x3 A b
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' J6 o# Q9 `9 U* M; G9 C+ Y; z
4 A6 G! S. }$ a
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
) @4 Y% ?8 [' Y8 q: v$ |& l' ECR5249
4 M. J, a8 F) V8 e2 S* |5 _3 X% @$ _ \# Z6 Z4 O- A {
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。, m( {8 {, p. y. L6 F/ c' [! K' ]
3 |$ H& f5 W& t4 t( S9 ~
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。/ @. U! r9 J9 Z" c# r- U
: F( a3 |" L* jCR5249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。" i5 p2 f3 F5 ] ~' [3 {
9 F9 g$ q& ]& N" I e芯片特性) {( d/ N8 r9 T! Q, w" b$ m
9 W3 X" C0 R1 M5 k- Z% E6 j
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
b& f& j: R* R& i7 i1 `; i● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
1 L2 I' r, F* r# J● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
0 g7 R- A) W; y" R$ V8 k" c6 @● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
" i* k& P3 {5 J4 V4 H' D N● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；% Z I( s K1 H9 Q1 L* Z9 U0 u. e! S
● 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。+ z7 m5 E3 q8 u- j: ]
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
, r R) X" A: G) k# N8 b/ Z: h( C2 w6 T
基本应用) t; {1 l- M; n# I8 \$ q+ y2 |
* v/ A( ^' v4 ^! c6 @2 ?' w5 A
● 电源适配器1 S3 ?9 y" g3 r9 l o/ L# [. V1 Z
● 开放式电源
0 S2 t6 k' u9 n) |4 \● 数码相机和摄像机电源/ K+ \( P; N! a8 l E" H
● 电脑和服务器辅助电源2 `1 r3 c9 v; _7 ]/ u7 r
● 机顶盒电源
3 O: C- |" Z* T+ k$ f: x5 ^● 掌上电脑电源
: Q+ P8 J2 T3 J& X1 W6 S# ?8 G& m9 }$ U L/ j
引脚分布
* P ~# w! m: [' A9 S& l5 c* P% w
' Z1 a1 y$ S. a4 ^5 L' }/ F3 X
- G8 n8 k4 ~7 W* H2 q1 x引脚描述# y. E! F7 l- B' T+ ]$ w
" I% c$ `/ [, b; i! B( D
# t; ]) b+ A' r+ z7 e; H典型应用
/ w% T- X7 R& h0 k5 S9 i, e6 c, e' s" A" b4 M+ r% A
) [3 l+ H0 I0 _" m( `# v1 _
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。% j8 s8 f) t' W) X2 c, p/ y
2 j$ Z# @; f7 P2 X- D6 j# D; j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。
# \: e- N4 u4 U- b7 _0 W
' e3 D! p6 d1 f/ B- h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。" S5 F+ ~3 w$ _" g" E
; w' c- s$ w k7 K' ] A02、样机特性
% ^% k0 ]# V9 Q- F6 [! p: W% p) N2 D4 ^0 G( }" n( ^
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。' I; E* g- V& D' ?- a
0 G; j! M# E% D" I" g' _
2.1、输入特性：
1 Z7 T! V ~9 w
- ?2 V! t& R7 E8 m- K+ p) @
1 T5 N6 Q# q9 C1 a+ ?% _. L
2.2、输出特性(PCB END)：
! p& c- h& q. g2 r7 D& b
$ o; p. B9 ]$ V. f. m/ w$ I
2.3、整机参数：
- h1 f2 k, k$ g* @! \0 F; @. v# o
, r! N) ~" a, [, `$ k5 P
2.4、保护功能测试：! |8 |: x; D9 l& V+ @
0 }9 j1 d' S1 q; a; Y9 p& m l
2.5、工作环境：
) s: t& l2 f+ S ^
( J/ N: r2 u* {) l+ X% W k2.6 测试仪器：8 M* y, L, ]% q- z% ^* C1 a
03、样机结构信息
$ m, _- h& q" j- ~/ p+ G. C+ b4 N1 v- Y/ S* s' f
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。
$ u" N* T! d* ~7 @" I0 \& S- s2 C9 |2 `8 T: A7 e
3.1、电路原理图及BOM：
% V+ e& d7 p3 V( {+ S3 s$ H! I$ d9 I0 [" [4 y1 y: E) D( w) _
3.1.1 原理图：
% i" ^- N: T! W2 W7 x+ T( ^7 j' b: D; T
3.1.2、元器件清单：
) f$ I7 h* r/ `. [1 m" B
) e* z; E r3 }1 p; Y
- s0 `3 ?$ E. e3.1.3、PCB 布局&布线：
5 k* J: X3 W3 m- X9 F& D; v4 U
" X; R* u2 p! n) W" D6 r
PCB 顶层布局
9 {" J) S% ^- X$ n
PCB 底层布局 - F. }* s" t& q
PCB 底层布线 7 _4 L7 B7 `) a3 S
3.2、变压器绕制工艺：) B, D+ o3 c1 r- l3 m U5 n
- n3 R, N- W; ]( U/ E- [4 V3 J3.2.1、电路示意图：! |$ z5 \5 }9 T# v8 k/ ~
# L8 h8 A ^" ^/ ]+ C
# x/ w8 p) I2 _, o) J% L5 C- i& `3.2.2、规格参数：/ h) J' D. R6 _& y4 e
% o5 f. Q: d1 ` }! i ?" K
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；9 N( d. L% {% U, x( [$ X( N) z* p! s
2）材质：TDK PC40 或同等材质；: P+ R1 A$ C" l, N. i
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
+ p; U* f9 s3 `7 `5 Z! y4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地1 s! u O% D% F
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；5 j3 G+ |7 i" H
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
. [) E- v$ A+ V7 r3 i8 K# X7）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）)；6 `/ d0 S) ?' _, ?, J
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；3 l* ~$ \5 d5 ~6 X2 Z& ^. R7 _$ @
9）成品要求:浸凡立水；) ]6 x- h9 j8 ?1 p2 c, R3 c0 P
, a& \) X3 a9 ?3.2.3、变压器参数:6 [$ t+ d) Q8 Y- `0 R9 M' o, W
3.2.4、变压器结构图：: S5 w3 d2 u; S; r
( O [* \$ m z" ~# b# t; D7 h5 Q0 S) D0 \
04、性能测评2 n3 N0 Z( b2 _* O0 \/ V, m
" H e; O0 o( `5 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。5 @' V" W) V9 n& p4 p
+ N$ L1 X0 d. D5 j# ?# Q
4.1、输入特性：
1 F% a& k' a: j1 M* W" L. _) Y Y9 F6 e% S0 s. y3 o
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。
2 W. T; Z& z# J) b# W/ x0 R/ r; [1 `* o; t
表1 待机功耗
8 p: W* F% G3 P0 L8 ]2 I2 S
; ~5 B3 `0 W1 M% g4 X. g: e* H' B: J8 R% Z/ l w( I
表2 输出100%负载下的输入特性/ p7 M( {# c) U. ]
- S% l1 s# T; Y: E* W0 W. J: V$ W, ~( A2 Q2 k( ?; W6 ~* v
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
3 [! ]9 y, |; B7 L `
: b0 v; \- x/ u$ J% E: f4 ~, ]
8 q+ `- }) @% r表4 效率测试（PCB END）
' p% X: F2 ^4 [1 s0 @" H3 t: c# l4 i: h4 \, z# D" m
* d, r, T+ Y$ X0 ^8 @
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）8 b; u2 c' g% M3 g. w
& T2 k/ a8 D! U1 }2 K% b' ?" |# V
4.2、输出特性：) |& a) @; Z' k
9 g; q0 `. e8 r4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
% |* T" e# y0 k) E0 |, H5 _8 x+ I
8 R- W- o) ~8 k$ \0 y+ N, Q3 J# K: r- M1 g/ V
2 S0 D) x6 M# t- R9 |4 P6 G4 g4.2.2、输出电压纹波：5 y$ J+ {% p! h
7 k. a- y) Z9 ?' D$ j5 ~* l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。5 M3 ^: n4 @: |0 e2 ^2 F& i* l
- _+ v$ i2 |7 v! B: M' A- P) N4 W4 e/ U9 w/ i
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
3 X) i* S, T4 L% Q
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load , Q+ Y+ U( S" K' V- r/ X
R&N @ AC264V/60Hz,No Load - v6 N% t- q1 ^/ x4 K2 K4 @
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ( m, Y7 U$ K9 N
4.3、保护功能：* Y" F9 _- V6 A1 p- B: J2 n2 V0 b; m8 G4 i
3 f0 g3 V# y) d- v1 U2 w( l4 e以下涉及过流保护、短路保护的测试。5 E7 q, O7 G: |6 S4 w5 I
; P! J3 O! q$ O9 y1 J) w/ F4.3.1、过流保护：
1 j2 Q- J. I) n3 j0 K+ I: g
3 {- D/ Y9 E5 G/ s4 E4.3.2、短路保护：
' g1 {; Z/ ]) z6 H" |1 c- O, E$ h
8 h; X l0 d' w" R# r! |- Z0 j. D8 F) p5 t功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。# q/ `8 f q4 c) s
+ i" R* U' [% h4.4、系统温升测试4 K1 Q4 b7 ^" A$ }/ a* S0 m9 [9 T
" F9 P0 m3 Q- z4 x: 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。
1 F9 R( g, E/ g) p5 [
# Y9 J" E, w, d" [' N) N/ e
测试样机及配套外壳
0 i; O( G% b. S4 m
; K; D. |/ B: j, \( h! |. Q4 E8 m5 @% Y9 h; D9 u, O5 X) [
4.5、动态测试：# W$ a& H9 \- Q! I1 }
: `! o& F/ y% [* y+ Q7 a
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)
" F$ H) }" z; w3 i% O& y" c' X; L4 b, m1 V
AC90V 5ms
) W# r( L: s# L- }1 {1 c
AC90V 10ms
1 B; j# U6 t/ e% P, w
AC264V 5ms - C! k4 x* |& m0 p* l
AC264V 10ms
& n8 e( C8 P$ N r4.6、系统延时时间测试：
( F5 b; W2 @" N& J1 ?: _" M L7 o
d$ ?: O8 f* C& Q; I3 i
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
. m8 [! |. O1 @2 G9 h. N3 F2 e
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
" x1 @ v$ [$ k7 S- ?
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
7 M" n' Q7 @: V3 X3 K' S
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ) n9 ^: T6 C8 E# ?$ l0 x8 t2 g
4.7、其它重要波形测试：6 U4 @; p# r- u: }( ?$ m
% P& r1 Z7 |1 y
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
1 |; l1 h6 q9 O
' l0 c- \; }, ~- h( T! n% Y, M
AC90/60Hz，100% load
1 D+ Q* F2 K+ Q9 V3 n) z# G" X
AC115/60Hz，100% load : {( C( m# P9 n' [
AC230/50Hz，100% Load " Q- J1 P& r7 K( g8 r. R) q# \
AC264/50Hz，100% load 8 U! s4 Q' o: d
其他波形测试: [1 p' ?7 ~! I3 T8 i
6 w* r, Q+ d! ^, S3 l
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
; ]: A% p& l) y" Y& [7 F
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 " R, O4 i! H1 a0 q
05、EMI 评估测试测试条件：
1 k1 J4 h4 K- X1 A
: Y! Z* B1 l8 x7 E) J" ?输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
2 `3 g/ F5 X: w- N7 g$ w" y输出负载50W 8Ω大功率电阻；# ~# W' c1 P4 a, I1 O' P1 u6 v
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）% P8 t" ]% m+ w: p
3 C9 Y: l1 f6 U* |3 @
AC115V/60Hz 传导L 相
5 E/ a8 R6 ~& E, O) @& _4 }
AC115V/60Hz 传导N 相 1 P, b+ C* T1 f3 q- g
AC230V/50Hz 传导L 相 : j, P7 H* S5 N1 k+ s
AC230V/50Hz 传导N 相
4 b/ G( ?( j% P' @; S! c. d5 Q
AC115V/60Hz 辐射测试
% n( s& n2 {3 G: q% o! z
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