本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 # T3 z* a, L1 X! G3 ~
0 {/ {; Z) ~7 `: e9 Q |6 z本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。. q* V9 M0 H8 \/ s4 ~+ H
' ^9 ^9 F) O- j1 x# `* ]
01、样机介绍- x, P$ \0 n0 d9 v. z! n0 X
) ~% r; z( V/ a! e4 G& z g- O; h" j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。/ P8 R% k$ }4 D' L0 m O
. q" f, T+ T) `5 K' `1 ]
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 - e! ]0 h+ W+ e2 p+ X
CR52497 U; n+ Y0 l3 v
& a/ \* R' e, N. O8 VCR5249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。
* |9 F. [+ S" ^) `! c. }. L9 t# m
Q& g( m% K7 {, Q% O) e3 }" T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。
& I9 o l7 X# O/ Y6 k0 L% V A' u: a5 H, h3 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。
; ~! l5 {$ \7 w- W7 ^$ ^2 c) ~8 E$ K7 C8 h' W) g
芯片特性$ Z& P( A+ @+ T7 Q$ ^# U3 R# T
7 U+ a- c. O" o* Y/ o● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关5 ^) j1 _. R( _% |) N
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
u6 g2 f$ |; X/ T1 Y* L2 D5 Z2 V● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性； \* k7 a' w% l4 s0 w
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；, e/ W5 w1 U7 A5 W' l5 N, f7 e
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
# R- _: J! h5 C- s1 }/ S P● 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。% q9 a! e& L, k& }
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求- l9 F8 N9 Z- d( g, Q* D- q, T- @
+ p: f' t, p$ g* L8 Y. Y
基本应用0 G# C4 }) o+ u
: T4 P3 _0 f% T; k
● 电源适配器
: x* v5 R' F9 v" T1 ]8 P● 开放式电源
' H6 M6 N, }7 k& E● 数码相机和摄像机电源1 l$ w/ H. g% F- F v2 M
● 电脑和服务器辅助电源
0 K# h B6 P$ _3 Z● 机顶盒电源3 R- V- V* ~( s+ X, q0 i
● 掌上电脑电源
5 P0 w% O Q4 `! u r' M j) O t& F9 a* i% s9 s/ R3 P
引脚分布1 G7 E2 [0 i7 [1 e+ G
8 K' B1 U2 g; z- _9 t {
& C6 {$ J9 A+ h引脚描述
9 W( C1 c# W8 ~: q$ ~- G3 Z0 M/ H3 Y" W! L8 z( H+ a: }
' y F9 u0 s9 j8 `典型应用2 x. Y; \2 i( [
; z% g* }7 u/ M: A, f
& } N" F V5 b2 f6 O
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。7 C4 P% z5 b+ @
/ Q L, Z8 ?1 j' ~8 M, V- R
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。, ~3 I, }# x! Y4 X, P* {* { b
/ b. d8 h1 \" t8 L. s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。; @" k# O7 ?& n0 n
5 G! E0 E1 T, T$ W# V* F02、样机特性- D4 \7 [, G) Y* U- R
1 S. |. R/ O/ G# f9 _' J8 X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。
* O/ f# G" U, n7 p R$ ?2 r- N
% ?. M6 Q' u& U& X! Q2.1、输入特性：! u d# u1 b7 f$ d* x
3 h* q$ v9 \8 w+ `
" J! V% R; g) n' Z. X- w G3 Z
2.2、输出特性(PCB END)：
) D! U9 P8 v3 z6 W/ H; O
# V3 P, S* N N2 R5 X5 b1 i
2.3、整机参数：: s4 X* q- p- | T
4 f2 G6 f: T2 ~4 Y1 ]( R, H2.4、保护功能测试：
$ a8 p/ g4 p1 ?. P, X& o# {/ d# C( Z5 X
7 P& q7 j0 i: e( K
2.5、工作环境：
( y! F* r4 h7 ]3 T9 C' z, w0 O: ^, y1 O1 T; L
& W5 z$ u# J& ~$ V- }: l6 k2.6 测试仪器：
, x: i" J/ T: Q1 |5 B5 F03、样机结构信息& b9 d0 G7 R' v* L' d1 v2 q
# L4 I5 P, H- r: \7 E2 w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。
5 |0 i7 j- ?8 l0 K `5 e$ D* k" e' A5 Y9 j
3.1、电路原理图及BOM：! u+ R6 b9 z \0 X9 H4 F7 O) k
2 k. c1 w) r) v- f$ B( ]3.1.1 原理图：
/ n. S# g( C9 A# d8 E
E/ V$ U# S9 ]3 g% |3.1.2、元器件清单：
4 O( R7 u! l$ i+ i' [& J3 N9 b
; v& t) F4 \7 T$ F) g3.1.3、PCB 布局&布线：
0 L. d4 ?: E* y# q: L) @8 Z n, Z7 L+ v
PCB 顶层布局
' F$ V4 l8 c7 D. L! _: W
PCB 底层布局 ; X; k+ q- N3 X2 Q3 R2 M/ w4 J
PCB 底层布线
# o: ?/ K3 U1 A% p3.2、变压器绕制工艺：
: N' J6 O) x1 H+ x- U& e' Z- T: U- H
3.2.1、电路示意图：. s" D4 e' [ w9 d y0 D
0 G/ E A' Y7 \/ O+ f' I. f5 [/ u9 k: k% G. k; Q. s/ a9 d0 ]
3.2.2、规格参数：
4 ~% J/ A+ N' v
+ }( I H( g; K, Z) f: D1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；1 r. R& M6 f0 D: ^. D
2）材质：TDK PC40 或同等材质；: Z! ~" ~- u% _8 B2 J4 O
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；/ B! s8 r9 g* ~ s' r$ Z5 o/ q
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
. r7 v- a5 I: {7 o0 Z# G% V5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
5 p# [: c! n% n1 q+ x6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
3 a' g$ w+ F5 B: ^4 x0 ]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）)；
* J; E+ O6 F6 e+ V8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
c* l- {) J% i6 H- a( N* e5 D9）成品要求:浸凡立水；
. Z( i9 x1 _) H5 A; u2 A* L: d6 G& D, m' U
3.2.3、变压器参数:
! d( Y$ B \& z# ]& y$ T3.2.4、变压器结构图：
2 ^' I9 |3 F5 h3 j2 ^/ X" Z" z* T& w6 u, c
1 `$ }- s! T8 [: ~04、性能测评
* _' v5 }( Y+ _1 d
0 Z; A; {+ R9 d$ |7 i. }4 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。# C% Y# v1 R) p% w
: m# R) P# }/ @' m n4.1、输入特性：
) Q+ J6 W7 U/ t5 e# ?8 G/ T
% S( z. k* {: z( c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。
+ U6 y e4 l; {+ Z3 d$ r) d9 k' y6 F/ g4 h) J. `
表1 待机功耗
! i) U) t) q5 ?6 g. [* {; @, I; i7 [, n; |$ F6 h- t
% ?' R4 A# t* x7 B6 [
表2 输出100%负载下的输入特性& W$ D' a0 S- f6 ?, V
% [& t5 L& t; b" W; i: S' g/ w
' B, H0 g6 h2 _5 r表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）. \3 l# @: A5 w
6 A" M& }8 V+ _2 t
z% D& G& q" s+ S
表4 效率测试（PCB END）: c. Z. l( H" u5 ^
7 N2 M% p3 c, h j$ C
; c: n4 ]2 ]# u# i$ ]表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
: n+ ?$ [2 d' k. ?- n) K9 b4 i$ q6 d( O- O! b' `5 L
+ k/ E$ g% f/ m. ]. k+ O4.2、输出特性：
& @4 m. X5 _6 B, \2 x1 P* @. o# F" A# c
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）! x" U3 f1 B1 _ C
# L% K2 P8 h5 ]2 ?# L9 V8 X
9 D) {5 `. G, k
' G* W1 I% m: A- N7 S4.2.2、输出电压纹波：
, v9 H' `" O. Q/ H: V( {' c% ]% R+ J2 r1 c* d- M
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。2 i5 J( j1 B3 J2 m! A
! Q/ R4 N2 D& l( G! X& Y2 d
. G& j1 W, `) B8 ]1 L
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
* t: [; @8 n' h0 I# W5 L4 Q
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
; N2 ^6 x' @" b* }& Z
R&N @ AC264V/60Hz,No Load - s& @& d! S, ~2 Y9 W& T% A
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
- U- F* I+ n6 E2 U% I6 p4.3、保护功能：
+ X/ ]0 j. E1 k" O0 [; S/ F7 X0 g% \: q9 k3 V+ |2 K
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
; u/ f" e5 V! F' v% z& p0 g0 }
$ Y; M9 h& i/ @ V, N8 m9 L# T4.3.1、过流保护：8 Z. J" o" Q/ q6 s
! i* n2 c0 W$ p$ {0 f* @; c/ _2 Z
4.3.2、短路保护：
$ D* Q+ F- M' o3 a% t# W" _
2 Z2 A5 R: r7 ^功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
3 _3 Z' O( U1 R% P+ Q0 B0 a
" `# Z' e% f' [0 ?. o4.4、系统温升测试
3 K+ K* ]& X9 k' e2 j
3 a! j$ c: U+ L; x5 M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。# O$ M+ t2 y) ]3 o8 a5 a9 s
( M% A* h" w/ I. k* t' C5 Z9 A
测试样机及配套外壳 $ k0 i3 T8 i, i" ?
2 y; r. `5 ?' G# C4 `# {7 |; d3 l d! ^1 A9 Z
4.5、动态测试：
5 A0 S: h/ v0 J& r; R) R; s( p/ r/ r6 H; `+ ?+ j4 o+ M
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)
& q2 |. K" o$ x5 J4 {( V2 J, ~& ~! ~, l) D' m* C
AC90V 5ms ; I' B- p, M6 P7 A' F+ S* ^
AC90V 10ms , @7 m/ S$ G2 `6 J$ B
AC264V 5ms + j. o* n9 y ~
AC264V 10ms
' K& _( P0 K( R" W- j2 ^4.6、系统延时时间测试：) x# J' a# }# r! L8 Y" Y6 k
1 ]$ B2 c" f" q- ^- K: V
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
n8 j+ O2 `3 @4 b3 K7 k, c
TON_DELAY @ AC240V，100% Load # C# C F5 E6 R+ r8 l( m
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
/ K9 v: k+ k. H6 J
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
6 U4 [. B4 r8 K2 L! e( |" ]( T4.7、其它重要波形测试：( p/ C! N2 B' `. I# N
( E2 e- \/ ]( [1 T9 Q5 uDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：0 ~2 F7 u6 s8 b, r. r2 G
, p; f) }- L( y+ w) l
AC90/60Hz，100% load & ]. J6 }( A- _1 i
AC115/60Hz，100% load ) ~ a, U$ y; Q
AC230/50Hz，100% Load
& [- F. N% m2 N- D/ a" y. G+ a
AC264/50Hz，100% load
r! e8 a2 _% v6 ~其他波形测试
6 x' n# K# @3 g( b: w3 e
5 i6 T' S; Z" O- p0 G$ i8 k
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
% o+ g: l5 s! N( K* Q+ W0 ~9 P4 w
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
. P m5 k, x' m- L G$ f05、EMI 评估测试测试条件：9 l3 X* ~, W4 B$ R- h7 y
2 z$ q% S$ F: i( k6 o
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
+ V- A' R2 u3 F$ J7 G1 q, @# w( X输出负载50W 8Ω大功率电阻；
" X3 I0 b) L0 V4 f) p- v限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）7 ~6 l1 w; s: M& B
0 A5 K7 s3 Z |) ^; ?
AC115V/60Hz 传导L 相 ' h K+ X9 o/ s& `
AC115V/60Hz 传导N 相
7 f7 }: o% ~& r. `, x
AC230V/50Hz 传导L 相 : ?7 l* S8 A/ ^# y% c
AC230V/50Hz 传导N 相
' }% _. Q2 m( ?
AC115V/60Hz 辐射测试 8 M' W- p c9 s0 v' ~/ y& t9 g- j
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