本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 ( C6 `# K' H! w2 E- ~- C1 X+ E
. g B. F9 B/ a4 E0 _- m本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。: {, A( {. i6 s
0 q! ]1 r! Q. N/ H01、样机介绍
" f. K& o" A3 A+ j8 f. t8 ^
. H6 Z ^. K" z8 j, ]" J3 R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。
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CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
9 [& a, `3 {5 j$ xCR5249) K& Q/ k5 {7 Q5 Q
3 U/ Y% W+ ?4 k: B$ J$ z; s
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。: B! z- f- Q3 V: x
9 X* q$ n& N& M' T$ U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。% J9 v5 L) _" e# B3 d7 Z/ r
. T0 a3 K' ]% u" ~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。2 N6 ^1 G, R$ A! w7 Q0 I
3 n h3 G! s) S! D. i% m芯片特性4 y) j5 u) W3 l# R' L+ G( w* p
1 W' W o j+ ?0 P# O7 K● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关: R/ M; ], k$ t7 r
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
5 Y- |# b' t1 c! X: u( _. ?● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；# G: E$ n h' ]
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；* I! n- F5 a% o/ Q
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
! {! |8 N3 U0 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。! O' p0 {0 B, M, V7 @
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求5 ?7 i E- g1 a# e: ]# V
% X" F V% |! R* N1 U$ w
基本应用
5 i+ A ]9 y* V; ]4 ?& @% x
{% S3 H5 G# f/ x4 x● 电源适配器
& e2 ~ `9 p! B# {/ p● 开放式电源
! ]2 X* ]/ G# T● 数码相机和摄像机电源4 L" @- |! f: w
● 电脑和服务器辅助电源- ?* {/ q( H* [1 V2 K
● 机顶盒电源
* @$ |4 i: {" ]- h● 掌上电脑电源
* ?0 O6 q) g6 U; I5 H
8 ^, `. c4 G6 E q h引脚分布8 K% K2 H* |6 x# [! p; W
# R ^& k* W/ u, l$ }
. M( t! A( q {. _( E5 o# }* @引脚描述7 M3 H- w" ?" W. @# s" I/ q
) ^1 p1 R- I6 u' X
8 Y+ Y6 O! F+ a; b& }典型应用
5 E: ^2 i0 z6 n( G" @+ z0 L7 k2 Z1 |% P2 G+ i# N
* n; Q0 L- ~2 E) X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。' o$ {" y' ^! m2 g: C) K
3 j$ S% B! n& w3 M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。
" O% P. C1 W4 X7 E; A0 F- T h
, q$ a' b8 o/ l4 b: b4 s1 P' p7 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。9 D" x* a' S; o! b; B; |$ k" t
0 s7 y K Q3 k0 D. }8 `* K02、样机特性
# d% H7 w6 M X! V* j! ]
& [5 |4 k$ G5 H, g6 I% z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。$ v0 H( ]8 K" x; k3 S. S
, G* @: z: R) m- w2 D: b
2.1、输入特性：' i/ m! b! p# b$ K' T+ g
T+ \* q. d+ Z) N
0 C5 M; M. B( H( W2.2、输出特性(PCB END)：
7 a: U3 ] ?% T' l
3 u% M& u! M6 M( y7 e2.3、整机参数：
0 U+ L3 P* L4 I2 y% v3 A0 g
" E6 v0 q0 J: i* Q2.4、保护功能测试：
7 G- E/ d7 Y) x" o) K+ b
2 Y3 H, f q+ V, R' N% @2.5、工作环境：
/ m# \; e% B* P* ~; l5 A
" B6 n5 F- z& m2.6 测试仪器：
0 G0 r6 ]0 l$ C( j$ B# r: x03、样机结构信息
5 |/ F- k5 V" J( U
+ w, |4 A$ N1 Q0 \: E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。
/ ]; f ?) V9 m/ f/ `; T/ s2 L2 L
6 w, J' L$ F+ W4 v3.1、电路原理图及BOM：
* M& P. j' ]( B& O; R" s- F( P) X) _- A4 B% V$ H
3.1.1 原理图：' |9 j0 t: |$ w8 S
" B5 Q. Q* `* W* R9 q, G3.1.2、元器件清单：( O2 k7 s: A1 G6 r* v( a6 M
% j; |# E0 ?; M/ f" y2 G; K: i
5 \0 l0 d+ s4 ]' i" K3.1.3、PCB 布局&布线：# T: I* S' G( I3 E# i3 O4 w0 ~! u
5 G! i: l8 b7 @$ N8 e! R5 E% w. ]! F
PCB 顶层布局 1 h/ T4 k5 x# c: ~" B7 p# y
PCB 底层布局 9 x, u3 ^( G# W+ p, N7 B
PCB 底层布线 . [) I' O( E" j6 a5 g, v
3.2、变压器绕制工艺：& U2 Y/ d0 y9 N F9 U" o8 m4 d
5 e1 ^2 X( p8 R$ q7 h+ [! V8 r
3.2.1、电路示意图：
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2 l+ k2 `6 m0 M% ^: k
9 ]# x$ n' l! H. w" e3.2.2、规格参数：# H1 A3 q6 e3 `* c' X; P
! a5 e& K7 j! g8 K1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
! ?# P+ Z# c7 {* W2）材质：TDK PC40 或同等材质；: ?% V2 T2 k+ P1 l; q+ p
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；) g% o# V8 h3 @5 O* ^0 E0 p; V
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地( q7 Z0 ^- Z, y% Z5 A
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；' u/ v' M) F* Y4 v" _ ]
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；( A( C' j" A* s
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）)；
, g3 L. E/ L8 f: V: p# _8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；' \2 t. B) R; S7 k, w
9）成品要求:浸凡立水；% V4 x6 l* i/ X" F' }
3 `# c; x( r* x2 i5 O& m7 r3.2.3、变压器参数:
6 d! ?* f) K0 z* y) s @( s4 e3 J- T7 X3.2.4、变压器结构图：& I4 F; F# L, w7 D4 v5 X$ I
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9 @+ W* C$ ?7 E, N/ h" |" e! h H04、性能测评
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" C3 C) _% B' w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。: f6 J! l$ h. U
; d) A" V2 P& A0 n! }
4.1、输入特性： o) @5 l0 R9 E4 A+ J
% k+ ?! Q2 l2 w
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。
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m0 h$ I7 _1 x* {1 Z表1 待机功耗
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9 s) U6 \' Q/ k/ w f表2 输出100%负载下的输入特性5 G3 f- O: H+ {, v% n$ `: x
/ x$ j0 U# w9 p8 h% E; A! U' M. F V) d* S- g7 _
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
2 _+ ?, [! }# \7 i
* S$ L& S0 L4 f) K; k: }* i# O9 b8 O, h# }$ X1 E" L
表4 效率测试（PCB END）
& t/ q0 }* m% L& E+ ?* Y% ]: O
8 C! L, ~. v e) q" \/ \( c7 _! \& i; I3 Q; n* ~* r
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）( N: A- D$ h A! e% a0 W+ ` a# t
8 J& T, j* y/ k0 y0 m; K
+ u$ p; v' k3 _
4.2、输出特性：
; K$ E% E8 B7 @; y3 e" J
( L1 G6 v2 |5 a: s6 R0 E9 b* l4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）8 H" c- p0 T2 c2 i
, i. c( u" Z4 O' x# h* A
9 Z7 R, n) o* I9 Q( ?
/ P+ h [' s$ K: G5 D' [1 I3 U4.2.2、输出电压纹波：
% M4 ^9 x d: D7 M( g, c% D0 P1 @2 q! }5 l
注：纹波及噪声在1.5M 22AWG 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。
% X" |' q5 S1 E/ K- B
) Y) ?$ B U8 G, x8 _$ c
. @. w- v- V3 r. G+ \) m1 w
R&N @ AC90V/60Hz,No Load / i- a: R. Z4 d" y7 B4 E( u2 t
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load % O# v! O1 G, f; W5 O2 z8 Y
R&N @ AC264V/60Hz,No Load ) q. \1 q+ b& C* b8 l
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 4 u {; M) _4 G8 d- l' _
4.3、保护功能：, w# l4 @; E U7 D8 V2 \. D! v- _) k+ m! V
# G0 `' Z4 F M2 D* B& e# C
以下涉及过流保护、短路保护的测试。( y6 m8 g! U3 }' o& g
. Q# x* Z1 Y! ^/ B4 z- F! B4.3.1、过流保护：" }6 D8 O1 _. O( v
- M& i! D& Z/ b% p& y) k5 ~
4.3.2、短路保护：% g2 R) T& X0 n! ?# Q# j
( j0 u1 {& u( @# z, N6 [# e
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。) {& c4 [! x) u* B- _4 B) m
& P( z6 O! Z2 G' X1 Q
4.4、系统温升测试
3 w9 L0 y% F) Z2 H. F+ d
9 c8 x6 ~" h! |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。( p5 P. c: D' \- f" ^. t3 N
* k( A* C6 Z0 T/ K- x
测试样机及配套外壳 % [# |9 v7 i0 `0 G1 h) x2 T$ s2 n3 {
! N2 S6 x6 e4 G o# P9 z; J7 v' E0 O6 q7 g9 M% ]) U: r' l2 V
4.5、动态测试：/ N4 H! |3 ^) g+ b( q3 {0 u& t
d& D% P6 B# s y- h; A5 l
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)2 X' H) n1 j. {% a
. l2 ~7 s8 v# n |3 ]
AC90V 5ms
9 W1 k+ Q4 z7 V m8 d. ^0 o
AC90V 10ms * y& o# @7 A7 }7 S/ x$ l# [) i
AC264V 5ms 3 r, {9 b- s$ R* X7 G) s1 P, c
AC264V 10ms 7 c9 F3 w! z! M: o, \9 w
4.6、系统延时时间测试：! T6 K/ l9 @3 V+ n
$ i8 S& V' Z0 Q: V8 F
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
) `% a+ S: P `1 h
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ! a9 \4 E: f7 c2 E
THOLD_UP @ AC100V，100% Load ( ]6 `5 `# n0 N; H5 y; ~3 E
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
: \8 [1 ~' k8 Z* n! ~$ Z4.7、其它重要波形测试：
( |" }5 h, r8 K) X# _
* E6 q( S/ }$ r ?: f4 |DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
- G! i Z7 j) @, [/ Q @4 R' a, J4 X
AC90/60Hz，100% load
* @/ V' `( S3 m0 W6 {7 f
AC115/60Hz，100% load
8 x- e( l# [; p1 [4 @8 y9 q2 F
AC230/50Hz，100% Load 7 p' h5 s; T( T3 i- I9 ~
AC264/50Hz，100% load ' ]( |) D( Y9 A* j6 e# L8 Y
其他波形测试
4 l5 m) G# f& f# P
( ?2 h8 p& P+ h Y- u7 p4 r" s
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
! @) K* @) u3 N8 g+ M: {( e/ b
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
, l" R; O1 i1 j05、EMI 评估测试测试条件：+ ]7 q& U0 ~4 J' J. G1 R
4 i0 f- A4 _. P; E
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
5 y0 W0 T `6 ? W输出负载50W 8Ω大功率电阻；
* z o# A C. u1 d; B! e% ?限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）5 G, D# M2 @3 K5 g; q
, y5 @4 h9 s$ ~
AC115V/60Hz 传导L 相
6 e6 o7 u9 `+ v" o4 {
AC115V/60Hz 传导N 相 / K, e' O1 u! B( {$ J% f
AC230V/50Hz 传导L 相
3 a( P& }% k" D& ^' t5 G
AC230V/50Hz 传导N 相
- q' S5 r6 ]0 H7 w _/ o
AC115V/60Hz 辐射测试 ! F7 H3 `8 m0 `$ g, F8 h' B# ] v
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