本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
) |* O7 `" e* k A* {5 f
0 ]( V) S# m! t C0 h本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。6 A1 N3 \8 j: h) p. ]
" b& |0 H0 }- V; l01、样机介绍; f. N" M2 k( Y( Y+ f
4 r9 ]) E0 C# 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。1 j2 ~ z+ c% K2 ?2 _. Q
$ v3 q+ [0 w8 A5 d8 K
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 / u) l( C( G7 X7 U/ J9 H
CR52490 I, K }! Z( W9 u3 Q/ F
/ R, Y, |9 K4 G. i& p2 ?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。5 O! T% J4 ] w) F* h; D
; R5 Y) A0 G; g h, U! 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。
( z: z$ s8 e q& e6 [( \9 _; ?+ `
1 [5 g" A2 _! L: i `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。' j( M/ ]) F4 w/ T+ g
K0 c R: h1 A8 [
芯片特性# g" U; z3 O/ B( @5 j3 D
3 v ]$ q9 b$ U& ?1 E1 d* ?. ?3 \
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关) \& B8 p% N4 E
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；% G& I" i! o4 B' b) r& a
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；. O( H2 I) v: c! Q6 ?/ P
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；* X) S" ]( l) @. p5 b- i
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；( Y( @8 t8 u& h' K0 ] v
● 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。
* h$ F- z2 x2 H# A& v● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求; f7 Y! \$ {( e4 z
( W+ h( E! a4 D+ W: [' K基本应用$ }8 J. f4 g6 h1 W6 P4 d
) }) C, W$ i/ K5 J% F, ~( x* [● 电源适配器
! {3 e0 [8 J" [3 u6 U● 开放式电源8 d$ E) Q, F- B
● 数码相机和摄像机电源& T2 l0 N9 [2 R
● 电脑和服务器辅助电源
( I) A3 P! ], Y- }- o! ~0 d● 机顶盒电源7 G9 Q/ w+ Z B/ b& n6 u- O; ^- j* \
● 掌上电脑电源
1 R! w' K- f& u- ~' {- A4 ]: w( Y0 B
& h- x% G" H; q2 ]2 a) T8 x' b& U引脚分布
6 _- s( }2 V0 v2 P/ i: s: v& M: O# Q6 U/ N4 i' y
7 T% M# Y% F, i ?
引脚描述
* |" \# G$ H& w0 _+ Y, E; H& ^
. H1 r! P0 @$ g+ F, J典型应用
. ^, s0 |8 N- h9 f+ {% C4 M
# X# s7 r* C2 ]( K( f2 a0 P" S. y! x4 t* |3 n
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。0 j7 l% r" B& h! n) _; N! R! U% L+ b
0 M5 V4 @& R; u% m3 c( F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。# u- J( i; Q9 x5 R- k8 [
* q9 ^ H) a4 [1 q
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。0 U) @+ _: E0 J
$ x9 o4 Z4 P! B0 C02、样机特性; f% T% M6 q3 X: |/ _
: q* g0 a. H5 W0 v1 h8 v2 u7 X0 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。, V# m. o( ^2 S L. M" I5 q e
# ^7 D1 j9 _2 A/ ^
2.1、输入特性：
( D) B2 ^& t( t c7 j
- I, L# H" ?/ T, Z
' o, X$ J4 z8 m2.2、输出特性(PCB END)：( I8 [( R* ]8 ?5 ?: b
9 O4 i; J5 i& j" i
2.3、整机参数：
$ |3 \7 }% V' x! G( X7 ~
7 D0 | f' @5 h5 x |
2.4、保护功能测试：
6 l. j8 D2 n5 F. ^7 n
/ A; I( f; Z8 y! l* [2.5、工作环境：
& V' c! d( @, R- A, I- S
3 y2 [; E1 W1 | N' ]2.6 测试仪器：
& q. h2 I" ], ?1 C9 k3 e- C03、样机结构信息
' ?; c% o, [. e9 X) A8 D* O
6 ~9 Z$ X9 }$ N9 E8 K: L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。- {8 v) m, @0 F! n6 r9 d; q
; Y* L# e0 ^& |% s& ^# E7 D
3.1、电路原理图及BOM：
7 h, |) t( \, F
# Z+ x3 M" Q3 m4 P+ w3.1.1 原理图：
8 J. Q; n1 E$ Z9 B+ ~, D# L
' V% q/ r! Z8 i) ~3.1.2、元器件清单：
; e5 N- `0 G% P
" P# T8 D& n: G( l9 t: i) \/ G; b) I( @% }! s% d8 D+ t# M# |! K
3.1.3、PCB 布局&布线：; k" b2 A+ V5 {( F2 ?
: F8 I" W& e4 i6 Y9 S
PCB 顶层布局
/ f% o2 y. g! T* d* s- q
PCB 底层布局
V8 ?# C! P% Q5 C2 L6 M- I5 k- v9 e; RPCB 底层布线 9 I/ n) V: w% B, f* Z8 h
3.2、变压器绕制工艺：4 U) @5 \4 |$ B: Q
! w6 N! j$ l5 o6 y4 K: A2 q
3.2.1、电路示意图：$ i4 K% s6 T# o4 k
4 {; [+ ^# Q j& L+ ]1 ]* s O
' h, R0 V# h9 s' v. h( }# \
3.2.2、规格参数：4 P$ \3 M& b6 D3 {* l: d' E5 c' s
+ `) \) x$ u* T2 b E! q- Y1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；1 C! _& ?7 W( ]4 F- l6 ^' D
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* C6 z- }7 U( w/ s- q7 X' a3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；& i& W' G+ b8 w3 }4 b1 n k* m( w
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地0 u" d9 Y+ C7 D! h& d! w4 ]9 ?
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
1 g) P. \# Z+ T( `6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
% D0 R' E' t- p8 g6 c7）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）)；
; e. |* u$ S9 A9 w4 w8 ~, ~8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；% l* F# r0 o9 F3 r
9）成品要求:浸凡立水；
% n$ l& G* R0 q$ P$ d/ T
2 i; X* q3 L& v; h8 q, e3.2.3、变压器参数:' G4 i: A; Y K/ o
3.2.4、变压器结构图：0 H, U8 ^) X4 G1 C- D
1 `+ S9 G+ Q6 S$ a
# c0 J: ]% k, T% h6 @6 c04、性能测评7 z$ v% `/ S8 M/ c( Y
% O2 h& \) C! g8 l$ H- ~ i
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。
8 k( f% q9 A' V I4 H" i6 }+ ]; T. L) k# P- L) K% p
4.1、输入特性：
# m% T6 y! R4 G- L C, Y
' l& p* E# k' K/ |4 L5 ?7 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。: D$ x3 K. W# d- s
. Z M% I5 f% n0 w, I8 m7 X表1 待机功耗8 H) i7 }# M% V* f E% X0 @
c. O( t X6 `9 |! P$ }
2 T# X& D2 I2 R, g
表2 输出100%负载下的输入特性" v" r. N; R) h* M
2 N& `+ t0 L( T% j. B9 O3 D
5 m% \# `& i7 Q1 \3 }* W
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）4 G2 l* q' R8 r. E8 L5 y4 x
- h, ~' L7 g: @* i: M
) A. X8 Z1 g; c) B+ F
表4 效率测试（PCB END）
4 N* M1 B2 v2 H5 p9 M$ h2 f8 Q# b) K" l! T! E3 e
+ c0 ~( `3 v" v2 o$ H8 N: `$ X8 f表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）, V9 y& W# t! f0 D. I+ |
( l( X5 Y+ S v; d" `! [) ?" k
( P( B2 Z x6 N' A* ?2 ]4.2、输出特性：2 W, E" L, [0 {1 o" Q: o8 B2 \2 ~
% W, c' O' k, x( ]1 L; h4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）; U1 I% c9 @: Q/ O% E h& s4 ^
% P- F, |9 H5 J- r5 x
# u1 g. \' I/ l. j* V4 B
( N) z+ T3 ?; \! N+ f4.2.2、输出电压纹波：: k: D2 e n/ D
- m* r, e" L9 a0 U" }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。' n P! V& Q" S4 {
- W" v& ~; e7 ~+ C1 o V
" o6 n( U5 d- t
R&N @ AC90V/60Hz,No Load % C% I9 {0 C5 b, Z4 H$ O2 N% R1 h
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
) U" u- j$ v; ?7 a9 z
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
) ^% e/ o3 R. y6 j
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load & @$ ~& d8 W; P
4.3、保护功能：. ^1 @" \/ }( G2 @8 ^# L |
& O7 i* i9 Z3 a! P) e7 h6 \4 _
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 z- h% x0 X# |( Q, [7 E
2 G' b7 J& ?6 p! g4.3.1、过流保护：$ J. L; h3 a2 X9 A" k' P
: T8 O: j. Y' n4.3.2、短路保护：
) n( ?/ V& p Y7 _. p4 \- A7 a, m' J+ ]7 E M8 q% p0 C2 W# w
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
; u9 ]8 w0 f; D2 p5 ]/ N0 N' V
- W. i9 l2 d' Z1 {; `) ~4.4、系统温升测试
% L! d7 y2 s& q: ?5 ]) Y7 w6 s& R. Q
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。
# H; o: v. v8 k8 y+ c* x% |! S+ g8 U$ w9 |' V* D* k5 U* V
测试样机及配套外壳
' B( \; A6 e, V2 b' \+ A* J% q+ R0 L) b. `% ]
g5 [7 \# o3 B2 X0 W% b; R% C4.5、动态测试：
; A0 ^ V* ^- p. B" f5 }; t* X6 g; {3 b5 @' y
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 {4 ?; V# M" [. z& t! f6 q" \
3 Z7 T; t8 F% G; \) ` x+ ^
AC90V 5ms
7 L, [! t; ^2 k, M0 T* T6 }9 _
AC90V 10ms & h2 u/ g6 g; `# P/ L3 G& I
AC264V 5ms 8 \- C1 s6 \5 J' f9 x! M
AC264V 10ms
* p" U7 s3 \" q) k' ^* v2 {( c% B4.6、系统延时时间测试：' Z* Y& D& \6 U3 d) j# ]: @
6 b# u" S* ~- _4 q
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
+ W5 a7 ^' Z# Y6 ~2 A1 z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 6 m" M7 i9 I5 W6 X$ T# j
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
% v" ?# D" K1 T3 I1 O
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
& i/ P1 Q+ v9 f+ e- [8 p4.7、其它重要波形测试：9 z J& |8 ~+ W
+ Q8 H/ J, h1 o; KDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：. i9 I5 Q, h( ^3 R3 g' W2 D
6 I( E5 c% O9 b4 e" g: [9 R
AC90/60Hz，100% load
d: C2 v, K6 B
AC115/60Hz，100% load ) M* U' e2 `+ u9 D
AC230/50Hz，100% Load % b2 p9 W6 H3 B0 U
AC264/50Hz，100% load 0 x/ [% O4 b# S1 _( i/ C
其他波形测试
4 L" D, x% S" S' t8 l0 Q6 |# e3 J9 _+ z( Q! l! R2 N y! @
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 6 }9 \! Y8 P5 N P0 z. d. Y
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
6 u" F: s9 g! R! h05、EMI 评估测试测试条件：
" Y& D0 O% R1 P3 f4 ^; a& y+ C' ]4 L( d# C# m- p: n
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
$ r+ R+ B* C+ f% V, I! a输出负载50W 8Ω大功率电阻；
b7 K3 ^* i. n$ C' p4 P4 v限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）+ M+ l9 a6 e5 o# C( C5 A
$ s5 d- e* R* Z- {0 s( x% `) _5 ]
AC115V/60Hz 传导L 相 9 o4 l: @/ a; M3 x* F( l
AC115V/60Hz 传导N 相 ! a7 [6 _/ E5 K: i0 U
AC230V/50Hz 传导L 相
" ^( c1 k3 }3 M
AC230V/50Hz 传导N 相
( Q* |4 B) j+ ^
AC115V/60Hz 辐射测试
\: p3 r7 K+ D/ B
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