本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
5 J* i2 E& C1 ?
4 u4 _% ^* C V8 {; H6 T/ \本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。 ?3 i5 Y% r* ?7 U
1 ~& v+ ~1 \/ {; C9 Z0 f01、样机介绍2 n) R1 K' a( g5 D
; v" Y# n R/ }- M+ G$ K' m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。* N, G: w9 S6 }; B) _
# h/ ]4 w% }, j6 |! |
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
2 I8 r% N+ v- YCR5249
( K* k1 {9 P. x6 t0 _5 O, j% g: J$ C \
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。
' ?+ C1 e1 q6 z5 }0 O# u/ w2 d! _& z$ ` x$ @/ o+ t1 A
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/ S( S0 I% I* f9 I/ E
) ]2 P# P. W8 `5 t8 nCR5249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( |, ]1 D- W& R. w
/ E9 K" X' ~/ b( o
芯片特性9 C C/ u h5 e( X+ @. Y2 q, U9 s
4 O L) J* e9 E# H& ~
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关4 R/ P2 c0 T4 T" ~; O
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
# n# ~8 \5 C; ]+ G0 ^6 u● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
- Z4 H& M# z2 d `- q* a+ J! z% j● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；3 z }0 B5 v7 G; S$ g
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；& B) ~( h7 C; C3 ~0 E0 j: E
● 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。
# t0 ^* e0 k: u; b! x8 w● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求" p; U! }. Q% C$ x) f: x
" _3 Z3 l( P5 j% l基本应用
5 O4 R# b1 X# z& ]3 W8 v* b& `3 {8 |: p) y9 U: N
● 电源适配器* Q+ [4 B) Z0 t' W+ W- u7 c
● 开放式电源' E0 R, Q7 i6 N* N' j2 E) G
● 数码相机和摄像机电源5 E# s1 R' y; A* P; d+ n
● 电脑和服务器辅助电源
6 [$ I( k5 t8 P+ l& O; Z● 机顶盒电源
% B: y) F" T5 _4 Q3 }3 Z● 掌上电脑电源3 S: r. t7 P% W. t" C k9 B
5 N0 ^" @/ N6 `7 Z5 c$ s! [引脚分布
; d, \4 q' i3 }7 h$ q9 j) g K& ~+ O0 G
$ o7 R4 |. e7 ?5 Z$ M! s$ K引脚描述' r- [9 f8 F) X/ N- G" S* c
1 q( C% o* B; Y& d8 Q- l
0 @5 U2 S3 R' t" ~/ J典型应用/ S" x7 p3 c. g t2 l- t
$ c& D5 K6 |+ Q: y ]* K4 K
3 b1 L- b! H+ m. 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。
$ v/ [7 z' ]7 r) n3 x
5 l. }) i% g2 T) s) p- O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 G- A: T! r5 @- M& Q
( c1 V3 q6 D. u+ j7 H$ Z+ U9 b" n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。6 B' E; ~ t" Z$ ], }! K4 M& r
" E9 m @& n2 M5 H- r
02、样机特性& H: l: k7 S" e! e/ d
3 _" ?* L7 x- E$ U) C1 V3 b( E0 P8 u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。: m5 Q+ m1 G5 s. {! U
6 R8 F( {: x0 m. U7 _) a5 u# q
2.1、输入特性：5 B2 Z' D# w9 a- g- |% \$ T
& v$ y' v5 v9 J' k ]; r. V
2 ?# O( Q( A J* K1 f2.2、输出特性(PCB END)：
( s3 t A J# a
! U3 I6 q+ E2 }2 G( d/ e
2.3、整机参数：/ i: Z8 z- K1 W1 P0 t: U2 P3 g9 C. Q
) k" N6 v$ d4 A1 I6 ^2.4、保护功能测试：( C% x! _+ B8 E: |) s0 y; D
. a" L- {6 C% B2.5、工作环境：5 s) {) D( p% }3 `" _
4 ^5 J* [& `* X& F! L/ w
2.6 测试仪器：
. t8 ? U- ?, G, R03、样机结构信息5 y* b; N# Z/ y
% D3 ?$ ~7 Y: L# G( s9 d& Y0 r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。
$ P* w" H3 y4 a B* a, c( G1 U
% E) M1 Y; h& z# n. p3.1、电路原理图及BOM：
" o- `4 j/ ?2 r W- B( H* g3 M
2 b( w9 t3 I' j. \0 B3.1.1 原理图：
% o5 A7 z' k' {9 k
+ \/ ?5 r1 g; x3 d3 p5 w& B" w4 ^3.1.2、元器件清单：' |5 M: x* X+ E/ h$ _, l# E. o
3 ~' S: j( ?4 x
* k/ W) p+ ^6 k5 d+ ?6 i3.1.3、PCB 布局&布线：
% G# x7 b' B' u; m6 @5 M0 {& s* r3 A4 c% J- a0 Q9 b$ |$ p; Z
PCB 顶层布局
4 {( B4 F( ^* ]8 j2 r2 j' B" j2 t. A
PCB 底层布局
1 ]" E7 r* c+ ~+ d! F+ z! K6 xPCB 底层布线
! N- R4 z! `# y7 ~0 `3.2、变压器绕制工艺：
, g" [6 X4 z0 v( \) M4 k7 w- h; j
3.2.1、电路示意图：" c7 W Q3 w* ?- G9 M) w* a, u
2 ]% T) T7 Q! Q. a2 ?5 ]2 v
a3 v6 a8 n4 g3 F/ v3.2.2、规格参数：
% I6 f& `7 ^% b2 N) s# v: ^! f9 ^+ P( S& e" A; Z' [
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；4 `) F0 B4 j, j3 s) P7 U
2）材质：TDK PC40 或同等材质；& T+ v/ x6 q9 y; S+ N6 X0 N$ K
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；# v9 v- I5 D5 R8 N0 P5 a
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地9 p5 `+ ]7 l; f s, a- c
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；* p* }( j) K4 f L3 [; f1 y5 b+ j1 k
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；3 o! ^% [# y$ j+ M. h3 @1 h9 ~% X: `
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）)；
' g" f/ b" G$ C! `/ v/ ~# }2 z3 a9 p8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；1 _0 T3 \+ d1 G
9）成品要求:浸凡立水；
4 e K- i' L: g+ j4 o @8 d* I
+ y; M3 r$ A, v9 R3.2.3、变压器参数:; }! j$ f5 ^7 D# S: b
3.2.4、变压器结构图：9 B# q! z% S) ~( P& q L! p4 Y
o: T- S' e+ d$ d+ J
/ z. N4 Z# _1 F2 @1 n% n* H! A
04、性能测评
0 v* _$ m( h# f5 P6 f
/ `3 c& |5 j+ l& u) [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。, \) N. c4 z) g# {
/ O7 Y: ^0 t6 {5 P2 \) e
4.1、输入特性：
4 V+ [; X" ]1 m0 {6 Y
/ ]. P) p+ r" g: S" _- j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。$ `4 S# i% z* ]! u
+ X6 W3 m5 a9 w/ g表1 待机功耗
8 ^1 j# \3 k0 v' Y' D3 O+ ?1 ?& b; V- o0 ~3 |2 T8 }/ F
8 A5 E4 N. O w H# z5 \
表2 输出100%负载下的输入特性 t6 g2 |7 p7 O# b. @
0 `0 I; g/ S4 u' n, W4 ?
, q) {+ e+ Y& e, Z9 G# N+ D, ^( ?$ N表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）: q( U# R8 w; ~( @& A( s
2 \7 g* K& u/ t
* @+ ~0 K R! f2 i# K7 n表4 效率测试（PCB END）
* {' K2 F6 O0 F
2 S8 Z* @& |9 X1 @* k0 j' h3 g* t+ J
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
4 Q. r5 g2 h0 r$ x' n/ f0 z1 }' ^/ s1 p4 K. ]0 v6 f
$ z: s' Y4 b& Y9 A) s4.2、输出特性：; t! u4 r1 D! w" x( [5 @
0 k/ ~% O5 v1 k6 Q# W+ v4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
# t7 A# R/ t( W3 n7 _% ~7 g! A/ R- |* h/ y# v
, _% ?9 D+ |) K5 c
9 a9 U) T* X. A; g: p! E
4.2.2、输出电压纹波：
8 g6 ~- Q3 O: |- Q8 J0 V/ J
; g, e/ {; ]7 b1 w/ m# u! _& 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。9 z) O: M) f$ h% e
* ~8 ~/ z n8 @# }5 f ]" i6 o- t7 Z. H3 v% r0 x/ U& a/ F
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
2 w8 k7 e; |$ b- J3 U
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 7 Y& F' f9 v$ ]2 o/ @7 i& x
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
5 k* s% Q0 g" H. ^8 V2 g
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
, ~& m: f, x- y- A* m4.3、保护功能：8 x: K; }+ w' \( i1 {. Q% K) c) `% c: U$ f
# _! c7 R: n; u# w; {
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
6 J; B5 Z1 c1 K5 j0 x3 y: E
: F- }* Z+ n* d- \- D s4.3.1、过流保护：
7 e7 J, }# g! g+ r2 F% h
" U. e; a# a+ ?% s4.3.2、短路保护：# J" \* u- Z! c/ N3 e
" q) w* p9 @5 K4 \/ Q L功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。3 t/ ?1 g b+ s+ S8 I
) A' F7 V/ j+ I3 H6 @' r: P3 _! C$ Q
4.4、系统温升测试
; R5 l" l) m* w$ q4 K6 ?3 M( e) k# A" b4 F: @) n! C) ^6 Y4 ^ n9 r
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 ?; B5 E9 B7 w+ `6 [' r
& [' |6 T! U* }0 Q+ w& T
测试样机及配套外壳 8 m6 F+ X! ?8 s$ p u& `. }
7 C, U4 F, l/ V
, Q% F2 F8 u- I% U# G- p4.5、动态测试：
7 v/ C2 ~( ]# e) m1 k! `, t6 F" g7 B0 J* O& N2 T
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)
3 W4 E4 X5 @, @, u7 i
3 n+ }" h' R1 {2 T4 P! W: l0 P5 u
AC90V 5ms
5 G1 u' Z. a4 { Q
AC90V 10ms
+ `5 W. |. z& }- ~7 a4 O% s$ q n
AC264V 5ms 2 T s3 ?; \* f9 z; b
AC264V 10ms " S9 f h) y; B' @& Q( u: ?
4.6、系统延时时间测试：0 B( ~5 E# `: V0 C( X. {7 h0 f$ x
# D8 r" K/ a- ^' o
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
# u) i( }9 c6 L5 P
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
/ B% x! G. Z" ~! S: o7 v! |# |9 T
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 8 F. e! s* C+ J) P' S e" A
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
( O9 q2 n$ \2 O. Z9 ]4.7、其它重要波形测试：/ f O1 e: {5 ?
1 k0 [# l' s# o* ^! ]DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
# X, h+ C* \+ Z: ^
* X4 n0 C% ] p% C
AC90/60Hz，100% load " F/ Y8 |3 b$ M2 d- P y# J4 y1 R
AC115/60Hz，100% load
9 V- L/ m G! h
AC230/50Hz，100% Load
# P( a: x9 n' C3 {
AC264/50Hz，100% load # h1 ~( Q3 M% J; w% Q4 z- y
其他波形测试
) e! |+ G5 _- o F) ~8 E) V) j" H. R
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
: B1 Y' p6 F, y/ C4 V' h7 s
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
3 _; [/ y/ x2 B$ B3 y0 ]05、EMI 评估测试测试条件：
! |0 E f- u: s2 A4 m7 s: z* W; N
( Y; U2 }2 j+ z$ ~/ K输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
2 Q, C, B7 P2 M5 G3 J7 m# l& `8 L输出负载50W 8Ω大功率电阻；
8 \6 s2 y- B3 \: @+ E( r* U4 I限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
: N1 d, D( e& I4 ]( `1 ~, ]. m( p6 w% g- y
AC115V/60Hz 传导L 相 , K6 J, S5 l' i# {. R
AC115V/60Hz 传导N 相
" M5 T# D6 A* U
AC230V/50Hz 传导L 相 7 P- ]. ?2 g7 g" W
AC230V/50Hz 传导N 相 9 _% Q# X/ x6 ~- D
AC115V/60Hz 辐射测试
" H5 {5 d$ B8 f+ ^: I& 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