本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 , f. J6 y' ?, I' k$ |
! L8 H5 d3 |, H7 w5 H$ T' Y本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
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, V+ L% {2 m7 @: H8 P+ n4 {3 u; Q01、样机介绍
! c+ o0 A2 W! P* y! k) l) u. E
, c1 I# [2 N0 N5 H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。
4 k9 n7 p' t3 ]2 O& I+ ^
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CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 3 E3 @ O! D. D. Z" B7 u
CR5249
) m; I+ _5 q: x% c- ]8 z
' R- W8 Z- }/ F( C& |* ZCR5249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。, J3 l# Z' G9 E+ x0 q! o- K
" Q2 }6 H7 ]6 D& }& ^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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4 Y3 Z- N+ l0 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。6 e, L" J. c3 j- h0 u* m4 s
' B1 w9 P2 Z6 N7 b) e* c$ k( {7 O芯片特性6 E: Q0 s" b+ E) T- {
) c% z1 q- f4 }- t# @4 T
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关2 d' [* ~6 ~4 ~, ^1 s
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；! c- I) C! M4 W$ L. x/ H
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
1 d1 y3 d8 e7 s3 y, j6 z8 G3 D% J7 `7 e● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
; V: B1 \6 @2 o● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；% b* |; l6 e% N) z0 `6 M
● 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。+ ]* X; K! U- i; T0 a4 a6 e; b' D
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
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基本应用
7 N5 z1 w' Q0 p9 G4 ^$ @7 `; j6 l; f& `) A' H6 e. L
● 电源适配器/ S" W' R5 e8 x
● 开放式电源1 D- I E- j5 v
● 数码相机和摄像机电源- d; Z4 f0 v& k. a2 }: g
● 电脑和服务器辅助电源& ]+ M4 m1 f/ q6 Z! E; W
● 机顶盒电源
" j M# s# @5 W) e* R$ [, M8 |! h● 掌上电脑电源7 m; u2 P1 e9 J) g
6 j' T$ j4 m9 c: a. E4 b0 }3 L; r引脚分布
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! _! k) M& K" q" M# W- f: Z
引脚描述: w& b) y! D0 V# S
7 f+ H1 K8 l+ ?) v; G
! ^7 _/ a4 q( O& b典型应用* Z( N( v. A" Z8 x' U1 ?" }& }
1 C# e0 m9 w. Y# U# \" d* ~$ z
7 h( @1 P# P- t8 h) 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。
4 {+ E: d3 e! |$ O1 \' m$ W
1 Y: B$ ]; O% d9 p7 Y W& f% W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。
q9 w" ^3 {8 h' {* z5 n3 S/ Q0 g7 G
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。
9 H9 O4 W4 @% e5 E) C1 y' n
! h' B) T1 H8 A5 x8 M) p$ d02、样机特性7 H8 z Q9 B/ V1 |+ I
9 g+ U8 j' T- p
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。0 J% [5 k' C- }: _% M' Y* f9 q
/ U# i5 Q; g2 c' v5 n8 ~0 }2.1、输入特性：# [6 l) t5 w9 a% {0 a3 G- z4 C: V
, R9 T6 @3 s+ U9 @
' ~4 M, D1 H$ T- ^; Q# X& O4 w0 R2.2、输出特性(PCB END)：1 M! H) ^$ r1 m+ v, m! Q
: r% }+ @. g( k8 e7 q) w: ~# Q
2.3、整机参数：
' D5 p- I! Y3 f" h2 x0 t
2 M+ w7 o" \9 y6 ]* J* l7 |
2.4、保护功能测试：) \7 W. ?& ?7 Y4 Q2 t$ @& N- P
. O- A* J& U8 J/ T8 o! A, [
2.5、工作环境：
0 B! O7 ~/ ? w( a- [+ b8 d
C$ S0 d) f. P/ Y
2.6 测试仪器：' |: R( C! j% a! _) r
03、样机结构信息
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8 M' M* H2 Q: q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：3 _* ^. Z9 ?2 {8 a/ i: J, m
/ E! v& @# T8 O7 `/ `3 V6 ?1 ]1 ]4 G
3.1.1 原理图：
7 z8 U; A) R7 x0 |; m: h
4 O- S7 A, D( }$ b+ B9 p3.1.2、元器件清单：
4 Y1 g' I$ Y: k$ S
1 { }7 M4 C- {" G1 Z2 B* D/ m! X8 O0 x, _ h# u( X/ Z* h6 M( z; t
3.1.3、PCB 布局&布线：% s# F) I0 z# ^9 }, A. P. O
: x# P+ N) T0 u& u+ q
PCB 顶层布局
. X! c% `6 h) V" S# @1 N! ~' G7 c- z3 r
PCB 底层布局 ) Q+ S6 O& a* T8 e1 @
PCB 底层布线 4 _9 p( V h1 C- q
3.2、变压器绕制工艺：9 { f; y1 W4 c
- u' `$ u Q: }/ W6 G0 _1 ?5 `3.2.1、电路示意图：$ L1 K: p3 |, o( I
% a/ v$ f2 h& N% N1 ]' F/ a
) u. V8 D$ A" A/ h, u& k3.2.2、规格参数：
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1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
9 T: H# u0 f# \2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 h6 ]: u& t9 H3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
0 u' E$ u, T9 \3 a F' o4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
/ B) U7 o7 l0 j: I$ E9 K* S5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
( U: g6 ], x7 \, r( t7 I6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；/ z$ i9 W% o6 f7 q: m' Z o! x1 q ~, \
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）)；
3 S+ d) ^* c9 l* |4 I0 |8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
! g7 b, Q1 [2 V9）成品要求:浸凡立水；
3 ]/ d" }2 V# L* Y
% @; I* S9 U( w0 c" L" g% A$ j: Y3.2.3、变压器参数:+ ]1 _6 r/ u# H, `+ j, b% G
3.2.4、变压器结构图：
* H, ^1 v' ?0 O$ g" \7 B
' X$ W7 B1 }2 a- n! o$ f
& q; N, a# l) g9 ?04、性能测评
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* |! v! F+ X, K& v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。
# K) V' ^# R* e5 n5 ]* P, A* [3 v& a4 ^. [& A: T
4.1、输入特性：
( k. e, L# G6 \ E: L; G1 v9 R5 u) x6 U2 ?3 B6 R, j0 Q
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* K( ]9 |( |+ c. O" I0 ~, j: n/ ^+ K3 C# l/ g4 H0 `; A
表1 待机功耗* {8 Y$ A% P1 p& p1 U
2 p$ ]% l# m- e7 _* J k5 ]8 M7 R" M+ Y! P
表2 输出100%负载下的输入特性
) T0 o. ?2 A; U- v+ u* }, V$ W/ f$ E* v; Q/ P9 H
5 Y y B! X9 F8 y9 S表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
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$ _9 C7 J7 V) O0 N: i& `2 V/ Z9 r( V+ b- j2 y
表4 效率测试（PCB END）* O/ K# Q- z* e4 s! U- Y! V8 ]
+ E+ O: D1 u* {1 Q8 z" H O2 Y
3 y+ F: g* j% c1 V1 N: u. R! }) O. N表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）# h- V; G4 e7 y& H; B% H: [" T' }
# B; J) e0 }& W4 j) z
+ Q) t6 s0 y9 e: I* L" f4.2、输出特性：. C5 J6 C* C. a% u9 C
4 V; G" }7 Y( w) ]- o7 H8 R
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
" X- |5 w& O1 S+ B1 q* F
, Z9 J8 g# n7 C
@, K+ A7 Z- _# J9 a" q2 Q* ?1 }0 @
F/ D0 _8 Q/ ^8 a$ z% M; [4.2.2、输出电压纹波：! ^, n x& j) |- [6 r- [( L1 v
5 L) s+ }+ T# q4 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。
) U8 h- z* M8 y
5 @" N1 E9 \, V# T# A4 A% P- h! ]7 s6 ?4 n5 ~. Y7 x5 m/ m
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
; m9 h7 y6 c _" t" Y$ b
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ; l e3 N9 ?$ X) |
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
* ] _: {& B9 h+ x0 M% ?- g4 \
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ( ^$ n3 O" @0 p n' c/ U
4.3、保护功能：4 u$ k2 h2 p- |3 T ]4 ~7 e
+ ]$ j. w9 W5 }8 ~以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ {& r d" o. s
z* E( D, X' w* z# E4.3.1、过流保护：
1 F) X+ w1 q# p: c- ?0 F& U; _$ |; {% k
4.3.2、短路保护：3 ?! i8 b; s+ e9 @. W- ?3 v3 C K
& H4 k4 v6 y l# C) c' W) w功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
q3 g2 g; G- ~ }
3 j' U9 ]0 X- Y- K0 ~4.4、系统温升测试/ A9 B& r+ | k9 [1 J( E' W. Y9 H* |- _
: @, i( y+ h( v1 v
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。) F) K+ H: \ m Q" {9 c8 v
& J' C/ U2 b; V4 _' F2 _% k6 f- e/ j
测试样机及配套外壳 - K5 E) I+ Z" K0 g% U2 w+ g% j
5 A9 V" [8 k4 A. |: C9 Q
' S0 Q# j. ?9 Y2 C0 c8 X3 c4.5、动态测试：' _9 f# H& D5 j. F
9 ?3 I8 c/ v: b1 I, K$ i+ Z" q
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): P# Q: q. e4 N& ?; X1 O
1 \! E7 b( K( |8 D
AC90V 5ms
# i! h6 G( V* Z( q
AC90V 10ms
" ~" S. {: R2 M7 b
AC264V 5ms . U" Q% p$ Q. b9 Y, \" R1 @
AC264V 10ms
7 B! Z# p3 t4 f; J4.6、系统延时时间测试：
/ D% y$ e7 H! `" K* r v7 Z. K' P. j
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
% ]. q3 _/ u" \
TON_DELAY @ AC240V，100% Load . v% S1 F5 S _! |2 {
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
4 f U% A3 {6 N" b8 F/ D
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
. \* c% O; F# g+ Q1 `8 O, a4.7、其它重要波形测试： J* I# d4 }) j1 K
6 L' V. T* t6 T) \# e; ?9 b( uDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：2 T% g2 X2 O' O; v" F. N
4 }' A2 t- G* ?: t
AC90/60Hz，100% load & n7 K$ C( L$ I
AC115/60Hz，100% load " j' u+ o' z3 \# A* j
AC230/50Hz，100% Load ! K j$ y! _' ?% e
AC264/50Hz，100% load
) h4 ^- H7 p% I3 V+ ^& l( t其他波形测试 B; O s1 x1 f# C
0 t7 W* C4 w4 ]) g
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 ( V+ \3 s2 g8 e
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
$ P! R# U& L, I3 `8 \8 ?3 \ y05、EMI 评估测试测试条件：# }$ ^9 ?5 v1 d- V) ^" B
/ J- S1 s- B: p/ q6 A" p输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
O7 S7 ~3 G8 ~5 |- _' r1 Q输出负载50W 8Ω大功率电阻；' v6 X% f6 q6 p3 O& y& B
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）, G2 W# }. R0 X3 A& _' M
1 E/ M q' F; P2 N
AC115V/60Hz 传导L 相
& q0 f7 `) \! ~7 T! ?4 B4 {
AC115V/60Hz 传导N 相 ! x. \1 q) z' o* C* q7 p' F
AC230V/50Hz 传导L 相 - ~2 O7 L O. X( q& r% i: O. s4 H
AC230V/50Hz 传导N 相
$ B8 k. v$ y" Y3 y( W
AC115V/60Hz 辐射测试 9 P3 O5 K- F E8 ?& X; }
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