本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 . \, z: ^- S# v4 C" [1 r
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本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
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01、样机介绍$ s8 H: l) B0 D9 [, P- p
! |# B5 B( w$ e4 v
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。! q1 z" j# b* K7 v) ~8 k* L. Z) {
5 f( S& h. R0 W$ s
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 ' ~+ s- Q. F8 x6 A/ F$ O3 ?5 P i
CR5249
/ g" P! M# K/ q( s9 o: ~$ j
& O+ V% v8 _0 S1 {4 Z# q" 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。
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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。& H. T D! H* ], l' T. H8 `
* @' B, g. M9 H% q, ?& R
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。
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芯片特性
F f/ h( g% T. Z Y( V$ V3 h" @& }, ~
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关8 O: R- P8 H8 p/ i0 `: @4 a
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；( C- L) {. i z- L1 h
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
' c% ?( @( n+ W+ B● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
( y2 [# q' B3 I' C- p● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；: M) g' J( ^; a
● 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。# G+ I5 h: p, b. s' J ]! ]
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
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基本应用
# K/ F3 b' j" I/ s
^% L2 ^ S( j" P) @( _+ E- p' k* l● 电源适配器
* ~: `$ T v; c5 s● 开放式电源/ \3 ]- ^$ V# d
● 数码相机和摄像机电源3 E$ f$ n1 v; A" {9 A
● 电脑和服务器辅助电源4 o9 Z# H! {$ H+ m& t
● 机顶盒电源# l8 b7 u$ w8 b/ r2 j0 ~7 {
● 掌上电脑电源& u: @& @- \# ^& V
- Q/ r7 ]4 _9 b引脚分布
) s4 [# O X* G- Z
2 W4 O- ^) J1 g+ q9 o ?- _" `. W) P( B* N$ H% v4 Q* i6 Q+ w
引脚描述) ?: P7 F# y& R& A& P b6 c( z
# d. h4 F6 t% [* Q6 X+ ~
( U, n; J. ?; ` `典型应用 E9 |% U0 ` L( I
" ~8 h: l8 a& ~5 o9 B' j2 g2 }
- T! g/ F$ k2 r4 D1 s) `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。
* {% J8 F7 Y6 L6 m- e
5 _8 ] C( R- I. I D. `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。/ l3 l5 ?* C. h0 |5 g$ Q
+ K. i% C! ~& b7 d9 N4 x) O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。
; j6 J1 K7 n* }4 |
5 o, y, {" T( W. b5 [02、样机特性' ] \. R* L( U
4 \' C# U* n6 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。
, M, l) b% T$ W6 M) w$ b
; E8 q2 l) r# R' }, u2.1、输入特性：# w& r9 `1 U1 \/ F
( M. ?( @/ h- v( F, M; j
7 T7 E I. F. g0 O) X* @" q
2.2、输出特性(PCB END)：4 z( o; Q+ n D1 E: X0 b. H
0 V9 O) E: b! ~! A$ I5 K2.3、整机参数：/ n8 l0 O. L, m: b: J
( M) ^3 j7 f' t" P8 [
2.4、保护功能测试：
2 k, P' E7 x8 l9 C
8 ?, I7 O. t+ o4 n2.5、工作环境：8 a3 k9 I J! |5 O; w+ f: F; b( S
% B7 f/ f" a' y' `
2.6 测试仪器：
4 s5 Q) h- V2 X+ X: w03、样机结构信息
8 \& x/ p% j) |) }! X* Z2 o/ {
3 ~7 {- f1 p: f) I2 W4 W! b( T3 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。& o3 c X5 Y7 j3 h- T( l. `& G- }
! _" {% `/ p2 U, ~0 o, ^! b3.1、电路原理图及BOM：) m. T* V2 G" A# v
5 _; a% t P, C8 n
3.1.1 原理图：0 _ L6 R$ [6 [' d6 T8 n
& e, f( Q/ r% i: \- ?) L+ N3.1.2、元器件清单：
' Y) P* J+ P @6 f# ]3 \" i% O+ L* {, G/ u# p) l
. t+ L. C0 r0 O4 u3.1.3、PCB 布局&布线：8 t, N+ S: {1 v8 C) p* b0 d3 F
- O, A$ W# r- ~/ e) P
PCB 顶层布局 9 y9 \) a+ B) y4 }# @
PCB 底层布局 # Y5 I( \) `& r& a8 b( o
PCB 底层布线
2 g1 g8 T( j& M) `/ V- |3.2、变压器绕制工艺：
! }; c4 E6 [2 J, ~
2 b" m; [+ ?9 ]- T( m! Y9 R) p3.2.1、电路示意图：
& L1 e' q! B' i7 g" N7 q+ w9 r1 x
3 i( e2 | n0 a( o5 d+ b3.2.2、规格参数：
# }5 @( p5 f l2 {9 f# }. J; i; [3 n5 R3 U0 k/ r$ J
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；/ i) m7 L3 ^7 Z& Q+ ]
2）材质：TDK PC40 或同等材质；5 D8 V d, t" O9 O% Z
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；9 f( P" i% E5 Y$ U5 K5 U
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
! d% x* x1 ~& A# X5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；# I. p1 {- y" d8 }
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
" ?: U% J o D* H) G7）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 }) y# ]5 |6 {/ K8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
. y0 b/ [ t5 Y* e3 o- u7 }* Q, w9）成品要求:浸凡立水；8 X, u( w$ I2 v# k" h
, Y& u9 ^) R/ f2 q' y8 [' z8 i
3.2.3、变压器参数:
# E0 \, {& o7 Z& {3.2.4、变压器结构图：2 W: A2 f1 _/ _" }4 ]
6 @( m, j+ S9 g: {, ]$ x, c8 X9 G' l( q7 \1 m+ o& f
04、性能测评2 o1 {+ L3 Y4 N7 s; r- f8 o' {
& z" S3 X2 T% f) H) I* G' 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。1 w; u ~- F& [) y6 d! L9 H, U
2 b1 G/ o* c* L: |% D/ z! p% Z
4.1、输入特性：
4 D f. P; a8 L- g8 L
# v; H$ q) [8 u; x- {; p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。) N8 `5 W* V: c7 e" J& p7 {1 ~
* | [. U2 K( j3 z8 G表1 待机功耗
9 S+ Y8 o2 L& O4 ~9 L+ W6 M4 ?. D) `, K |6 t5 {- N
2 y3 I6 A- j7 `0 T表2 输出100%负载下的输入特性6 B F* w: w, j/ w' S# a0 Z/ ]* O$ \
% @0 h: ?2 @& F2 B/ o. b3 t) b9 |1 S4 J
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）' @' y) z" @2 `, G
( Z7 Q5 ^( }! ?. B+ e
. c: D% V4 `- N6 H% Y
表4 效率测试（PCB END）
' a: O: U7 }8 B3 w: x/ U4 t
: m" ?1 P, F6 ?. \' _' k( z& k6 [3 J
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）# g! X9 G5 ^* _* _- ~. a& E/ \
( U' ] E- m2 T8 o' }. g
9 {" t6 F) ]) S/ C: }# v4.2、输出特性：' N8 [. \$ ?* S9 S3 j
: W& C% v$ T3 @9 h. Y; w! S4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）6 H; T! C1 N. N5 H
+ k, a6 K# e; @; f+ h0 M8 X. i
% n, W5 u3 v6 E! i0 R; d2 S5 l$ \, D- x
4.2.2、输出电压纹波：
+ {% j* E* U# y7 L0 V9 _
* w% w4 o! l3 g. s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。0 P# d; B$ `# Y; J/ n
, O1 h* q, A9 ?/ G s6 N6 c
# }! h/ [6 @5 d$ b
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
' T' }/ n! V! l4 v+ d8 P- z
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load / S$ j2 ?" m/ i/ }4 o- [% s$ D: C
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
+ g" w( E7 H" N, h8 L& U
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 0 d1 b9 ]1 [& ^
4.3、保护功能：6 z9 A& _1 ]5 Y2 q1 A, o8 b j
: Q, M6 ~7 k% }3 @5 k! K
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" F8 Q7 b6 _8 ]7 w6 g. e0 a, [- p9 G8 k* F6 X5 G' A. ]+ w
4.3.1、过流保护：, S$ Y+ p3 h) \; `6 j7 Z( }2 S
z; x* y6 S i3 w
4.3.2、短路保护：
- ^0 v9 X: V3 l2 B9 w, T
+ v9 F: N# x; n" \7 |2 Y4 z功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。4 P7 c! @ l3 u8 {5 n7 k" a
2 `; }* v- ^) T) y9 L, f$ `
4.4、系统温升测试
6 e. h( _2 b4 N9 D2 A+ M
& \) N, `( I8 }# B3 E0 L4 ^/ q* x& 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。
8 T# C. P" \+ g' Q% Y) v
6 s* u0 [' b8 h1 S! w
测试样机及配套外壳
, ~# @+ I$ E' Q$ X! l% Y) K
1 p2 C5 a* B8 A, c$ T: G' z# r& I; @' d4 F. |
4.5、动态测试：+ J" U; e b! c4 P7 F7 t( Q
4 }( J2 a! |# ~3 m5 J) I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)4 ], D4 {+ w# X# v! J1 A" Y
2 U: a; ^' h+ W/ |0 [
AC90V 5ms ; k' v. U. C# G* q4 C
AC90V 10ms " g+ T0 @, Y. N" ]1 |+ ?) P
AC264V 5ms
. S% o4 S+ z9 x1 H8 G1 J* V
AC264V 10ms $ X) o" \& A9 K, o
4.6、系统延时时间测试：4 _! K& w+ _% X8 e7 U7 E- }, r
9 h; j( w6 O! M0 W
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ( J4 m9 M5 u3 M$ [! I% I
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 2 s0 G- D: m) w2 E
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
, r$ I+ _/ a# ~! O$ M0 O# R* {7 C* a
THOLD_UP @ AC240V，100% Load - r5 s; b* i; i$ i- p' v. U+ m
4.7、其它重要波形测试：
% X. ~! o0 h% n' ^) q: H/ A; F! d; [$ g% Y; L) a
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：4 x/ y8 O' `3 N P$ _' ^* ]! b/ z( r
! \# \! a8 o9 G' H1 f. _. @
AC90/60Hz，100% load
6 E3 @! M) L0 L2 a
AC115/60Hz，100% load
, h4 r4 x, n- G" ~
AC230/50Hz，100% Load
' ?' v% |6 S) A0 f6 F3 ^
AC264/50Hz，100% load
2 V8 c3 m8 T) t% Q* U其他波形测试
: g% q/ _8 T! x/ U
5 g: B& M4 x4 e$ ~2 d
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 4 Y2 d4 K6 i9 O$ }; H4 U
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
) T5 G' ?0 |3 p- l$ N- V* j/ a05、EMI 评估测试测试条件： S8 o/ {8 ^! y2 ]
: F# L$ |& i" A2 `3 S. a y7 s输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
# P# ^* L( d+ z0 f) @% i输出负载50W 8Ω大功率电阻；
* G8 k, |/ U( g, y+ U7 T限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）. {- V0 u+ u9 g8 d# V7 m. r( u- R8 ]
; ]$ \$ T1 y; T+ _# c3 } B/ H
AC115V/60Hz 传导L 相 ( V- Z3 K+ B! L4 Z! s
AC115V/60Hz 传导N 相
' s8 C* n X' H/ w, y9 d, T
AC230V/50Hz 传导L 相
p3 m" G& @) Q" d& Y' t
AC230V/50Hz 传导N 相 , ^8 n. E% F4 V5 D
AC115V/60Hz 辐射测试 : n; L* u! }) d# }* |6 _$ T
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