本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
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! ]% Y3 x: l* s本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
# I% A0 D7 p/ s4 y# Z9 n6 k5 P
2 ]9 t' g* F6 M; a" r/ @# j01、样机介绍- w# @' X6 F8 B
- Y4 T' n" R$ a: 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。9 t* p' j, ~$ r2 [$ D
( N( _& u! b3 M# m* `. j
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 * m2 u8 @+ {9 w" K. [ M" [5 C4 d
CR52496 Q5 @! Y ]5 {& \4 l) d0 v Q
. _0 X6 B& l* ]- G& UCR5249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。
; P) E, R) m/ S2 ~& ]( f* e' _+ |" N' ?2 |( ~
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。
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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。3 B# l7 w. N N9 q2 B
, f N2 w7 W8 I3 L芯片特性' K! T! M, C% S, h, ^* ?# p3 l
8 |# g: D- l; }$ `8 L m● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关7 O5 s( m+ {+ p1 i$ {
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；6 _% N8 K: }0 g( x, R. `3 ~7 l; Z
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；% j* g2 K' w( e$ U% G
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
; u5 s9 }( c, t0 @8 k. S9 X+ ~● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；5 D/ k6 ?, H9 P& h( j
● 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。
# V9 }2 O3 _) d- n/ [# i2 y$ G0 o) p● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
6 |% D' r/ Q3 s! C3 m3 y$ `) q& V4 d4 j" m* p
基本应用
+ Q) i1 v. Z8 J0 o% q
/ N$ O" e ]% V d● 电源适配器
+ d4 O, o* e( Y0 D! t5 |● 开放式电源
3 M+ H5 L& a0 E" a2 Y● 数码相机和摄像机电源
- a) ^1 S n5 v1 ?- _; F e3 B" ?● 电脑和服务器辅助电源
# M7 @ O2 r4 v0 Y" G R● 机顶盒电源
- ]% Y% D: }! o1 z* u2 ]● 掌上电脑电源' K! \7 L$ t# Q' z+ n" e$ f
6 H6 Y9 j) A2 F/ P
引脚分布
: `- p+ A, f8 W7 a4 w4 C- u5 N4 n6 _1 z m7 z9 Z" R
5 w( \' z8 ^9 c0 k, F; V& z( g
引脚描述
1 j% ^( {$ y' L2 U4 r$ G/ M2 [3 V3 l$ F2 T
' Y) k# W, P+ P r
典型应用
! l! `3 c! P: h7 d3 h
. M; p& D( p& T+ \$ @% I9 `& h: l/ N5 J/ ?$ Y" M, Y: i
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。+ ^( U/ V8 \1 X" j2 b- L) P1 ?6 W
5 D+ f4 S; p; F% U7 u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。# d( i! M. H! Z
8 l" q* g/ O# A( 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。
! m- U2 E& n- e4 }# }; A: F
0 d2 f( C; w2 \8 s02、样机特性
t3 M+ @- a3 w! h3 i5 S5 `* \; z: U8 d
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。 c* w9 \5 m9 e/ c6 d4 F
; w7 }7 q- |- }5 u1 s2 L! e8 \3 ?" N2.1、输入特性： ~7 x) c! s2 N6 I: J% [: m
/ |$ N) K& a$ M; v
3 ~. y/ A: H& B" a B8 Q) ~% `2 S2.2、输出特性(PCB END)：" D/ R# _0 B) z5 O! F3 {
. q/ L: u- g# `, W2 G
2.3、整机参数：2 Y5 Z5 C4 f$ @% j9 G4 L
3 K$ c9 I$ k8 [; B
2.4、保护功能测试：. a7 |7 S0 D- W3 f8 {
* `9 I7 v+ J5 E( T) T+ s8 i1 T/ K
2.5、工作环境：
+ f) h* T6 {: E+ a1 `: U4 j- F
, J# m; R0 G5 ^& h; E
2.6 测试仪器：
+ w# R- |( f2 U% A( N+ Q03、样机结构信息2 T$ ?" Z) Q# E7 {
' i+ v, a3 r: ^$ v% }/ X
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。1 P; G. ]. L, Y4 y' [
4 I# ]/ w) }+ s6 f
3.1、电路原理图及BOM：
8 h3 R$ x$ `# Z) @$ i
6 e" _) T( J3 O M% c3.1.1 原理图：
" `- r4 }: S5 j- q' i6 |+ O
7 X9 @+ r5 ~, s6 c! K6 }3.1.2、元器件清单：8 u' [6 I( n/ t! m$ s
) y' {; o7 v* ~9 U
! {, l, c0 W, h" z0 Y3.1.3、PCB 布局&布线：
) Q9 ]% q. G; `9 t0 f% q
) l0 T" K$ s( a
PCB 顶层布局 , R7 n- K6 i3 @: z- h j. o
PCB 底层布局 M( G- T# X* }9 t: ?, x
PCB 底层布线
8 y/ j. T% K6 P2 i3 s2 ^3.2、变压器绕制工艺：
9 h* \- @- }; \5 j, Q% O; `' V, Z1 i4 v4 k
3.2.1、电路示意图：
+ y. w# Y0 e6 |; }$ R
/ e- w* ~3 K. ^
, |0 i% W# U& S3 n* t. M7 T3.2.2、规格参数：" b. I+ P5 s0 E K# D/ M
5 X# T& P( G2 L3 r
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；- c0 d9 ]& I; j U6 l
2）材质：TDK PC40 或同等材质；; ?! k0 m- n F: `6 r
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；+ ?5 g# q- i# N" X' n
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
& t7 f" c0 [6 {2 ~" R0 r+ `/ F5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
& x2 Q' t% }2 K& e2 y5 Z! N6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
) {9 `$ g+ } v( q* j' f; J1 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）)；
5 c6 D4 ]+ h; p0 o* H5 V/ c, \8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；- c: Y" b& U% Q8 q7 @
9）成品要求:浸凡立水；9 z% S: i, ]& X
. e3 j! f, }% O3.2.3、变压器参数:
1 `3 W, W! z7 m; G% B3.2.4、变压器结构图：
$ V% d5 X0 L$ p( N$ \3 Z- ~- ]7 X
9 V/ y- F: F- \2 t2 s+ c8 d9 H
04、性能测评# }, Q0 u+ ?# n2 x. f
9 A9 z" K" u; `0 `6 ~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 h1 D- g0 g' G% U$ F3 | I+ |
1 i! @" m3 O# M9 C, ~5 E
4.1、输入特性：7 l, K& x& ?, Y& K
. s) D2 {$ L6 r
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。6 c1 |8 u, f: p' M0 r
/ I2 C9 T, n# ^7 [3 n
表1 待机功耗
- m0 Q/ n0 K3 K! f; \1 b* A! @7 i" m- v& r+ y9 s. C- B d( Y: g
- [ [+ r, }% c5 M表2 输出100%负载下的输入特性- b9 k# W" p# x, y
+ s% b/ a9 S6 j
7 P1 \8 l8 s8 P. e0 [表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）/ ^: a+ E& U+ R9 A+ u. Y6 R
1 @' R! E, ?+ M& A# ?
4 z/ G; Q" T: t, t8 n
表4 效率测试（PCB END）
- `3 i9 ?3 U* \" R; K8 ~" J/ p3 p c0 f
6 e! U8 [6 q% n, P4 e, D表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）, t/ w! q) V; L9 `4 i& i, b
8 V5 o% M* B& u+ n
9 H: u' M0 S" {" w
4.2、输出特性：) V- K- `# P) R! g4 W, ]# V' Q- Y
' k+ v' ]: j, `* [9 `% K) ]8 \4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
* O0 i! ]# Y) n9 H a
. W* p; n. }+ d0 ~1 S
3 \+ y. N! u) t, b' O1 b+ ?; a* {( C+ Q9 ]+ _ A. N4 s
4.2.2、输出电压纹波：
# P- h8 y+ G# D; P' @' {+ D4 Z$ B' m( y
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。
& \4 ~: [ N6 r; Z$ b0 K
% m' ? s3 g4 B3 r; e% B
4 W" d1 a$ D0 f0 c X6 q- D- ?
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 0 X) u; D7 T0 N) `2 d# F
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
, i0 v! v i4 ~& L# f9 s
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
% W7 I; x( q1 u$ {- b
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ' c- B# ]! C6 I& A! f
4.3、保护功能：$ |3 z+ y5 `; n5 V y
/ D% ~; K* D1 e, ^! l以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# o$ R" [ ^% D# Z+ ^6 u0 r
8 j2 o, E! {) z# o0 V" I4.3.1、过流保护：- L n" L4 C0 k- g- s" t
) E4 c3 K: {6 R! h% n- E4.3.2、短路保护：
! k& J" b- X4 ^3 H
$ E2 g1 u8 z6 I* _4 c8 B$ b功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。: S6 \5 P; F# |
* s/ H( ?1 @+ e Y3 H4.4、系统温升测试
* A- _7 X F h$ g
5 N9 ], v6 M* n, s6 p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。
( o4 W! s- A) c. p% o0 k0 X* U8 [* E% f( l4 s
测试样机及配套外壳 & E, ~5 p0 h0 m# W6 x- m# O* `
# ?) w& c! H F m8 R
# `. J& y, v- [$ U8 h' P+ O4.5、动态测试：
; w* M W" Y* y* d, F6 h/ B; w X
% z! r. z3 d7 p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)) W! p+ k" Q2 m1 }1 b
5 O8 U* b5 r7 P
AC90V 5ms
1 v; g2 |& V; Q9 ~3 E
AC90V 10ms
9 @6 t, K) ]( w5 i* L7 D% S
AC264V 5ms
Q2 ?) O9 j4 x; f2 g- k
AC264V 10ms " F2 h4 l$ [0 a
4.6、系统延时时间测试：9 S I5 W5 ?: s- V4 z
7 |7 e8 U: C& O0 s
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 7 b$ n' h( D$ z* M2 ~7 a( u
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ; R& K8 Y. G" t0 k0 O7 g2 Q+ P ^
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
& V: z. R' X, G- X( p
THOLD_UP @ AC240V，100% Load : s! K5 V; v' [/ u4 d
4.7、其它重要波形测试：
, z' T L$ T# l- E
6 F* K1 i5 F- P9 j# aDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：) o# ]! }; A7 i& L: Y
3 S) A" w5 z+ j3 A
AC90/60Hz，100% load
( ]6 B- L. T( n: a
AC115/60Hz，100% load ' ]" I" f, p: _. Q1 X
AC230/50Hz，100% Load
& M' V+ J% P. u7 J" w) Y
AC264/50Hz，100% load " I, h: z5 ]7 c! k- Q
其他波形测试
) I; v' Q0 u1 q2 s- C0 N, F7 g& k" H0 y! }3 a
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
, L" Q c! C0 o# F1 Y
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 # y$ C3 \& H9 S
05、EMI 评估测试测试条件：
% {" ^. z8 N/ {8 C* W7 f& ]- F, e" @5 ]% `: P% j
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；& G( Y/ L( L! r2 J5 d4 H% }, J2 B; W
输出负载50W 8Ω大功率电阻；5 ^5 g$ R, O6 d3 u
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
5 {; r* e: a i: q; C7 b, Z; C
, `, G: {: g ~! G
AC115V/60Hz 传导L 相 7 D# a5 Y" V% d6 p
AC115V/60Hz 传导N 相
$ ?4 M' S. D0 j
AC230V/50Hz 传导L 相
0 e8 X3 T; X) C& E0 w2 M! S
AC230V/50Hz 传导N 相
4 T* r. k1 b! ]: [) W* S
AC115V/60Hz 辐射测试
; `- H' O; Q B2 S
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