本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 ( n" ]' H5 j1 m0 K1 F
1 Z% G8 { U, }/ m1 k( i Q9 ]本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。: S' Y M p J% c- ~
' t, k+ c; U' g$ g6 c01、样机介绍2 x! ^: o7 s( k1 {; N" k* ]
/ S( F( p( _* H& V. C# v9 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。
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CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
' U f. z3 K" X T' l0 qCR5249
0 b \3 h- X: ]& Q8 q( v. Q2 F. ~4 D5 A: B. D+ D
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。
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% l, f, S5 i9 g% C! @$ L. c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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1 ?, z) g* Y1 ]% c" uCR5249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& `( p0 m Z( o. v) N1 `. K% V5 I* T
. T1 q8 e/ J1 x& f1 i* m● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关4 z' ~6 _. f6 R* w/ i2 X
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；, A' p- `4 k7 [5 \: d2 k9 U
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
' ^4 E% H, I5 y. a6 A) c- N k+ H( M● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；% r5 n w8 a# G% I" c8 {6 M6 @( K
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
) l2 Y) D# r u3 `' 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。% o" ]/ ^, P1 o1 [
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
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) i; L2 \0 C) n! j4 \基本应用( s/ @/ ^; i; P$ U P, r% ~
1 A: _: o7 e0 Y" |; U; M● 电源适配器/ M. D# J! Q; }3 q4 I
● 开放式电源, A. v0 I% R2 A/ P" ?
● 数码相机和摄像机电源5 j' d' R5 S% l2 ^
● 电脑和服务器辅助电源
% }4 X/ D' B+ U0 F) O' y! g/ k1 O: V● 机顶盒电源7 |3 r1 x7 V" S5 w
● 掌上电脑电源
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" y+ l4 J( I- D5 L% ? d4 K引脚分布
9 W) y7 W- W( U0 Z/ y% l, b& }7 E5 R9 n" Q2 C# k+ n5 Z
P" ^& |% @1 ?) u$ z' R/ J( G; n引脚描述4 L" T, t" Y3 F, i
" W& E' f% }# m/ x$ \$ H
6 _3 J5 h6 p! X4 T% X典型应用5 U9 j# ~! s4 s' a: g& {) G
; ~$ o9 G1 c a9 r0 |
- T1 J1 a2 C, b. M
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。
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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。2 \6 x e6 G: H6 t; o
u/ m5 q' P7 y& e8 ^: `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。- o; N) R. w0 X
6 S. }6 S) K8 X7 V02、样机特性" _/ X5 B/ x9 P% w$ ^
, V) _& R! d) ?4 t' ?% T
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: I- h) Z( p {
5 W* B/ ]) M9 S! _! ^; i3 K7 N: f2.1、输入特性：1 ^- h+ R$ _. l! }% D* L' c" U. H
/ J. p4 }: V; T& C
; V; {& N* H# Y5 W# ~, ^2.2、输出特性(PCB END)：
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) [) X1 `! `4 B* u. d) C& H
2.3、整机参数：
; Y% s/ _% i0 F; O3 Y. v Y- n
, _0 N6 d% `, W& s* @2.4、保护功能测试：
, N3 k7 x; X( x
' i& G# V7 [) C! K r/ O9 y2.5、工作环境：
* U! ?6 C$ U+ a( Y' ~
7 m" C) O4 |7 e0 r2.6 测试仪器：/ B- |- o7 _! r$ F9 n
03、样机结构信息
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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：6 n* K! J1 p& `- Q9 O/ k
8 s9 O% i! h" @* J* W% V5 t; P- i3.1.1 原理图：; [: w& v/ `! p, ^" U
7 G; n2 z3 P+ _7 i. g8 ^4 V+ e6 r
3.1.2、元器件清单：- b0 A8 R5 k! @5 {7 k
6 x: m6 M1 a0 o
1 N$ w& C, t" C; L9 A* t# G2 O# [: F+ X
3.1.3、PCB 布局&布线：
, k* t4 a2 P: D8 v
5 g. W4 r7 r; I5 @
PCB 顶层布局
/ {. P" D* K- C7 X2 p" h
PCB 底层布局
. ]; X$ I" n' ?5 a ?' ZPCB 底层布线 e d! e6 Q/ Y% p& o
3.2、变压器绕制工艺：8 }' Z- p5 j8 s' l) w
' L1 u$ Y, i# g2 i: A! @+ R+ _
3.2.1、电路示意图：
O, V! F( {0 I( o
/ h5 z" e4 O. _4 s5 r1 X# W, q" O& R. W: y/ j$ J- {
3.2.2、规格参数：
, }; j; D4 h' G# U7 R
( ?! D# [* z* ~) p1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；- k" O& ?* R9 h9 o6 ~
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
7 R$ O/ B, T: m2 m3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
4 I% Z T6 ~6 T1 x! L; [1 k* o# Z4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地8 N$ b- x X. e) I) O6 t
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 _" C6 \9 q F G8 {6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
/ N" c3 `# {7 X" t7）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）)；! L3 Y c2 M% }3 }0 o6 C
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；8 N2 F- s% C, x
9）成品要求:浸凡立水；
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) _' \* }% I8 v; X" f1 ]3.2.3、变压器参数:
0 ]0 F M8 F/ s9 ]- D3.2.4、变压器结构图：
! T) Z( Z7 i. {( }% X& l$ i& p+ @! @8 h. t0 [4 i6 ^2 t
5 k5 ^9 y) M: }5 Q+ W04、性能测评( {- ? k7 }+ c$ m* c v0 K
+ o t% C7 ^: c1 H& _/ {" S
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。0 s _( z8 u% T" ]
$ o' {4 e( \/ |& ^
4.1、输入特性：
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6 d6 n( C9 h J; 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。
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, ^; n; v0 f: I表1 待机功耗
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' U0 U" n! I( r% L. a# D
表2 输出100%负载下的输入特性
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, m4 V$ Z5 d2 M5 M) j5 P9 ?: C2 s ?) |+ d7 g
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）9 A" \' p- R1 w" k
* B- V9 B K3 l! g
3 m. ]! |: k3 A0 q* g表4 效率测试（PCB END）- H9 p; }! B0 h6 B9 x
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- Y) X. S7 ~& r& I6 K& ]0 ~
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
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, ^! B+ H! I- ^8 s8 K2 K$ n4.2、输出特性：7 M: q% B: x; k2 S% _
5 N& }& E" r! I( W5 m! R, e4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）+ S) S& l3 i3 D6 T; ~
1 p2 C9 F: j+ g1 u) d0 D
7 O9 b0 ~7 E3 r0 s# j$ M
! C+ }1 E' {0 }8 |. l0 x2 t( ?$ j2 L4.2.2、输出电压纹波：
: H' U! p. B) K& U5 m9 V' F/ A. c m5 ?! m' n2 {
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。
* y) F( q$ t2 ~2 `2 z7 a/ m5 H5 M+ g3 c1 F$ s- D
6 {; t5 d, m( W
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
) r1 Z9 z+ P7 w% Z$ O$ B6 e
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
2 u' G3 Z) X8 g; G0 u
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 5 H2 Z% g9 \9 e9 |* J* w1 }
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
- E! o# O% M. F* h6 Y5 n9 a4.3、保护功能：
5 A. w9 v: r" |
" ~- j# ?* W3 W- ]以下涉及过流保护、短路保护的测试。1 ?7 {2 ` p* }) a S+ l
]+ A7 z1 j+ p4 [! a1 M( Y) [) t
4.3.1、过流保护：
) o! `2 h, p0 c; h
o& H9 ^: [9 E# D0 j4.3.2、短路保护：3 F/ `/ w _) O2 H7 `2 d& }3 {6 ^ y
6 U3 I: Y; h- n: L# h功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。/ m$ z2 D# Z5 T
$ ?: |8 f+ _! Y* R4 ~9 c6 P
4.4、系统温升测试) g# B- v4 v2 V i$ d' b& P f% B. s
3 F; h! u. ~9 O; 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 ^, c, P [ a- W1 ^) ~( B8 {1 ^3 X, D. R; X
测试样机及配套外壳
0 p( T0 }" s* B- Q8 R0 P* W! \. m) F# M, Y( r
# y1 z4 i0 k: Q" |$ d# o0 ]. b% Q
4.5、动态测试：
9 ~- Y* s9 Q" F0 y9 a6 Q9 {3 M9 c: n) [# S
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), y/ i* X+ z x5 N
6 X) M1 v9 p+ v" m ^+ X. ^; Q
AC90V 5ms
9 [/ M' u% @. v/ o9 K' [
AC90V 10ms & i8 H3 b2 w" i) }
AC264V 5ms
: t! i+ \: U9 c2 Y+ E. _
AC264V 10ms
% y* K% B8 |" L4.6、系统延时时间测试：: n1 w1 ?1 g k/ W
, w8 {: \& L: z- `/ _9 i- X% S
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
% T v! z$ t- r# \0 y5 M
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
& E4 q0 J+ K ]3 s
THOLD_UP @ AC100V，100% Load ' J- K3 \: X; M* k( `
THOLD_UP @ AC240V，100% Load & R+ L+ K" O* z- z& ~9 i! I
4.7、其它重要波形测试：6 \4 U$ H! a4 W, X0 G5 p# i
/ z" g( Q" q* A$ t
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：4 n: X( @* e) [4 \: B; x! W
2 U# ~/ \+ U2 O/ c7 T0 Q
AC90/60Hz，100% load
" K7 v& X& m' j5 S6 V
AC115/60Hz，100% load
! R& n$ y5 E# v
AC230/50Hz，100% Load , n, g( T, Y& Q* L p! X
AC264/50Hz，100% load ( {6 ?% K) [6 {* R5 n1 v2 D- I
其他波形测试
X/ Q3 A5 z: P/ p* X7 G% u( b; p5 ?" n6 o
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
7 R; ?2 K5 ]: m4 J9 w& F/ m a
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
' x* y# q! d' T! V; a% D05、EMI 评估测试测试条件：6 ? y8 ]8 h0 @+ u7 I# F. W
) L6 V5 X, j; ]7 ~: Q3 r
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；, d4 \+ l5 r+ R4 S6 R4 ^& {
输出负载50W 8Ω大功率电阻；
% I( F% |9 \ @1 ^( k/ T限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
1 E) s7 G Q Z; X: c/ |* M1 ~1 P' d; [
AC115V/60Hz 传导L 相 9 y( B" E8 C: l; E8 q! `
AC115V/60Hz 传导N 相 % E& I% V; G- w5 w
AC230V/50Hz 传导L 相 1 S" C S$ W, S' F) }# S
AC230V/50Hz 传导N 相
" B' Q- c+ Y+ D
AC115V/60Hz 辐射测试
* M& c: ], f6 F: _' X9 Y, N9 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