本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
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; E* @& O8 L3 |8 J# Y% K本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。1 e4 D' [4 R" d9 Y y7 q' D+ [5 _
1 `* g/ v1 I: ? J) e, S, C
01、样机介绍
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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 Z8 u7 k( h) p
5 b" `% e* w; H
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
* u9 u g, {6 T! k6 j% i3 GCR5249
6 P/ ]* _ p8 V$ Y0 g0 e, z
; x# M4 ]7 {- U; v: N1 j& P5 N. yCR5249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。2 F: d1 j& ?* d* k
1 x* M. f) a( F% o' {
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。7 v ]! Z S0 }8 t+ o
) n9 g$ R7 U* {6 }" cCR5249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。
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芯片特性
; `. y) e5 }- N2 s$ j& Y8 c2 J/ Y, i4 l, Y
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
) e: ^2 G4 }) G6 R● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
/ f! P" t, l5 f: k& T: b- w● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；: x0 w) X% g9 s ?) q
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；. A. ]9 a3 s2 {9 C5 l' f% z
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
8 S6 k1 R2 q$ u# |) W4 X: R● 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。
" F) v; S3 _. z& ^0 s/ V● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
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基本应用
, i& \: |0 R' F6 o8 n6 i2 q# h) s! b
0 B/ X8 Y" h9 U' x● 电源适配器
4 f( y. {% U4 [: i● 开放式电源
9 j, J8 V% d2 F* E● 数码相机和摄像机电源
( B9 i5 ^4 k( m, S● 电脑和服务器辅助电源1 a& m3 w! M, G6 @5 l8 K7 P
● 机顶盒电源
6 T3 f h6 N) h0 u● 掌上电脑电源7 ^" L) z, {" D! h- B1 V
6 }3 ?, A, G0 f8 d& R
引脚分布
$ q0 s* W1 \) P; D( W/ J6 G2 a" z1 f: |8 ]5 g
# q) }) D. F6 q$ u/ F$ k引脚描述. `8 j5 D% @* \ F
& O0 C: B) {, {$ u
9 A/ o5 w2 }, H: L* M: S# \0 j% F q典型应用) n! r: v* `! N' ~2 i! ~5 ]
9 ~1 i, b! z6 z
. C. X( E7 O" J7 K) 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。
& o2 t, _3 V; B4 Y; w& F9 L. ^; S1 \% e9 W+ s" 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。
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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。
, v' i( m) s6 l$ ]+ m* a
# a" V; Z- h; @ C6 m02、样机特性, o6 N# c+ M; j( @
- Y8 ?$ G) b8 D* D3 O* `) K
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。- ]7 ?% r) y* o7 @- i d$ P
) E, s) _- E+ \2 p* u; Q" T2.1、输入特性：
- Y# U$ s* E: w e- S k! `! g3 m
! `) q, j. E4 o
E; j6 h& M' a d' g, j. W: Y: D2.2、输出特性(PCB END)：; g- {% D$ k! ^. {
( F Z$ ?6 [. y* ]2 a7 D' I% F
2.3、整机参数：
, h: P# s! r# r6 \# X: g, l
+ Y" _1 f# Z$ L; o: l0 I! K1 t
2.4、保护功能测试：
& w7 p" H' `7 e1 f$ }! s1 R
* Z% H0 T/ P0 E2.5、工作环境：
' U) @& o- \) O, p* I0 ?
" ]3 l, |8 U% v
2.6 测试仪器：
3 k) j8 @9 s0 E2 i) B03、样机结构信息$ q9 G$ N' Z R, `4 r% O: p
; e2 Y0 d s+ X* q3 T7 B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。
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3.1、电路原理图及BOM：" C1 \& ~$ j. y2 X
% a$ Q( m$ {. w
3.1.1 原理图：; J3 d" n( s: v8 ~6 y; r9 S$ E
" ?) {- h! R. E4 G$ s( }3.1.2、元器件清单：$ s# f1 o' B4 u# B9 H9 d
% Z# t: L2 {6 r" J1 |& |6 O
: }1 t6 f2 D' M- p$ L3.1.3、PCB 布局&布线：
6 J; W: p) Z+ w% R
9 w" v! g5 h- F% Q/ i5 A! ^2 |
PCB 顶层布局 5 C# B5 W; A( Y. e4 b
PCB 底层布局 - j2 P: h- Y/ } Q/ D% Y. o
PCB 底层布线
' n2 Q& n$ f! N) F+ }2 t) O' A3.2、变压器绕制工艺：
* {$ i% e$ a- i: V. @: G( s) e
" Z; s; d. s, k: o. Q4 {3.2.1、电路示意图：
, g9 X6 ?- \/ |- S. H/ ~
# R- N# E( W) E
* Y$ h: j& \) b% U3.2.2、规格参数：
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1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
$ a( q2 V6 ~- P2 y# X2）材质：TDK PC40 或同等材质；
/ C# j5 f, _5 ]! o2 o5 q- U3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；' K2 K6 `$ O. e: q
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
* ]7 U* R) N# u2 d2 F- s! j; `5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
9 j( e8 x- H, E2 C6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；9 E/ ]# S) B: G! p# D+ k/ @( \
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）)；2 B9 Q+ J& [% P5 m! Z/ y
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；7 F9 p" Z$ |$ L Y$ T: V# k; E
9）成品要求:浸凡立水；; G& I' ^8 C% S$ q
8 g; E9 o ^, W$ H! r. b, M/ I( T
3.2.3、变压器参数:, D, V+ N( Q# n! ~1 r9 |
3.2.4、变压器结构图：) |* O" f- y7 i. [1 ^0 O7 @& G
4 e, W7 ]/ i J+ b1 A
2 \$ w. D8 E/ c* Z" \04、性能测评
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* Y/ `3 S" b! d& f" \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。
. g* z: K! m& O4 s& J
n0 q, h, [& l4.1、输入特性：
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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。; j$ {, F- M& w8 e. W# L) z
0 @6 r/ j+ }$ Q& g
表1 待机功耗$ I. c/ s8 l' R9 o8 z
! s" E8 w, c$ |5 I
- P# W: g% K% H6 i- d0 c/ H* F
表2 输出100%负载下的输入特性1 R) K; ^# T5 ?7 p. g: }
! ]" f7 e1 w7 u! P
: n% d3 C# ]1 `1 t4 j8 I表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）$ m0 L" k/ O( P$ f/ Z3 W; _
9 Q- t: R, M+ x# U
& I. J8 E; G% [2 |4 _表4 效率测试（PCB END） N6 I( F8 L% P1 A* }
; j- e4 |" p9 g) J) I7 E/ u( K
- A1 n* f( O+ d# F1 W# C表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
9 @1 O; ]0 t: [9 S C3 y
/ t; u, |- D: \9 p( G
7 ]; r3 ?5 `1 \4.2、输出特性：
+ k' X9 D9 q3 |: I3 A& B' c9 S$ [4 b' |
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）+ p/ i( \7 M) [$ s2 J4 h9 o4 A
. h1 g8 i) e7 M O
( B2 Q5 {' D" F$ B# B1 M& W$ Y
3 d0 F7 h2 u6 N2 o
4.2.2、输出电压纹波：5 |7 |; U3 |9 Q% x1 g8 X5 c! U
, i! g! j2 ?% g6 d3 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。
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# D# a& B$ K& b' m" |
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
O) x, J. @' h# b6 M
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
! F' Z" g' _- F1 s8 G) r8 M
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
) }0 i6 |7 X e, V9 ]' f( `' o5 ^
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
6 ?; \+ R, b3 V$ _4.3、保护功能：" c( J6 N4 r% G$ k
) W+ y. m& j" l9 Q以下涉及过流保护、短路保护的测试。" |" ^: X* D: N q' [; ^0 d
0 J" Y4 F+ ~( H9 b3 B. ?4.3.1、过流保护：% B* S( J D9 |; s+ u5 S) e
8 P1 S& z4 H3 t
4.3.2、短路保护：' I- Q6 l+ b2 U1 ?* i
2 _4 q( n$ l( `/ ]0 ^! H功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
4 R+ B0 r F+ M2 l- |
9 B; }* U; h) F' M- ?4 V9 t U4.4、系统温升测试
! i" a6 b9 D5 [2 f8 t' m% E; a5 n8 r3 j' `4 f. L$ ^
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。
# t$ J: y- B" ]7 b) m, r
6 w* Q; D1 c2 E/ S( X- ?2 ~, i
测试样机及配套外壳
2 `; `' P1 ?, n6 ]0 D9 h- O
$ S; J# x/ V+ x0 i0 @2 v: `4 X, `% w2 B/ H
4.5、动态测试：
$ Y6 o/ b) p- ^1 `0 y
! B+ z( Y- ]- |- w6 A+ 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)' ]/ [* ]# n/ B7 x- W/ p8 ?
- D& p3 ?/ l' p* s( d) |8 d8 C0 f
AC90V 5ms * A+ y$ X0 l% P m9 P4 V. Q$ ^3 _6 d
AC90V 10ms
9 `& N' N! o8 `; `" @- ]
AC264V 5ms
& H- j, }1 |3 y3 d9 S, g
AC264V 10ms 4 \( I. j- |" w; s
4.6、系统延时时间测试：
+ V# q! F0 c L! S' y4 l+ K [ i$ _; Z+ s' q- k+ _* h
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 6 ?* B* R' `- F
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 B- R- ?$ l( U) J6 h
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
# ~! G6 B& m( h }8 |
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
) d6 j4 f6 L6 I9 ]5 ?/ r4 z% E( b' r! p. v4.7、其它重要波形测试：+ G" E0 T7 V/ X) Q+ r
$ ?6 G6 T5 G0 e3 Z, wDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：" V4 V$ n2 M* g
. r; x4 y% y$ Q* P( O! \6 s: q- t7 M
AC90/60Hz，100% load
& ~2 C# X/ n1 l* }' g4 f
AC115/60Hz，100% load
7 E: [2 N; q% i5 g, X- v
AC230/50Hz，100% Load
8 W) o9 H2 D5 A
AC264/50Hz，100% load
0 F9 l1 ]9 O7 b( k% l) ~) i c其他波形测试3 Q& D: G5 D+ U3 @8 h
( c- h4 M" W/ H& S. w& Y. c
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
# D, ?% d& L' p. J* u8 T
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
9 V! _$ ]* u2 N5 p* F05、EMI 评估测试测试条件：
4 \! S; y! h$ [ U6 k3 r
) D4 G6 r. o) v" H输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；. u+ |) F' {1 v( [5 g/ m9 s2 g
输出负载50W 8Ω大功率电阻；
; S4 R3 u" v$ q1 l: f% q: f限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
$ f' S$ {1 Q# l g
* C, u. e& P3 M, C6 d! L" @
AC115V/60Hz 传导L 相 9 W& ^' |0 I. E% m# q0 P, Z
AC115V/60Hz 传导N 相
. e. K `) K3 X1 ^& h) F
AC230V/50Hz 传导L 相
! L* W+ i) ]; b3 a z ^
AC230V/50Hz 传导N 相 8 P1 O' T) U# n# Q$ y: A, ?
AC115V/60Hz 辐射测试
* q5 [1 X* D! p }
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