本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 5 h0 @8 v- ?: u% D& y, n
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本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。5 F& j+ f( I- ]! k
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01、样机介绍
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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 / d+ s# B4 k3 K% `
CR5249
% z2 ]: z3 n0 C# |3 p9 e; v/ o# X, P1 g$ o4 T, I' 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。
$ E; Q) S# P& {) i; O6 b' e/ _& L% Y' J1 |
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。 M: O q- q2 p
* G, p3 h5 |5 v/ qCR5249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。
, Y0 N/ N/ ^) M
5 N" G0 N: `7 W8 S1 ^3 j1 q. a5 v芯片特性0 }# T- H2 K; W9 @% X5 m% x% Z
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● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
$ ~! D+ H; i5 @# _& y. a8 l* X6 C● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
1 a; m% L' h* B● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；- f7 @& F' Y* t+ L# x/ e; V
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；' J5 }8 Q; K; v: x- C2 ~
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；2 ?+ g- p1 [% 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。
$ a/ M+ M4 g5 Q' E, O {, p( }● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
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基本应用2 t( b: Y0 `+ I+ B
8 A- c- h1 d* u) V4 v8 d; r( o- y3 u, K● 电源适配器6 [9 d( X5 X# O8 t T, e
● 开放式电源
1 l( V% s) h6 |; H0 e% e! B● 数码相机和摄像机电源& g( b7 W9 O" X- A0 n! B7 v4 g& M6 r; \
● 电脑和服务器辅助电源
9 f2 V; e, U+ h% C7 H" u● 机顶盒电源 ]+ a9 G% {8 l: {7 z5 I
● 掌上电脑电源
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引脚分布
: k( r4 t5 d' [1 }* h% v% P# y7 @7 d% P: g3 |" d8 Z: s `! N
; w! H# c' v; s# e3 W% N: g
引脚描述/ z; x7 y6 O( g
3 ?/ l% A7 _$ t( y! ~: [( H; x
+ ?# t. l) f4 `
典型应用
* D; U/ j+ @) o; _$ C% A
; H1 F/ s' }8 _) Q8 j
9 `* {7 u9 N; l. v/ O$ F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。8 s9 H5 c- `, C5 T' R7 l
# S+ e9 o& g6 i; k
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。: T( W1 |' d3 G5 p- x/ Y) m7 y4 o8 |
) q. u7 |3 m+ Z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。
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7 W- t3 J/ F1 Z* p9 b% m02、样机特性- X ^ s5 K: C5 Q) ]
' U8 M1 j0 i Y; s4 b% V7 C( H1 _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。, z8 _' _: x: _! A! Y
( c3 D% G6 J" J( }+ i* o! R! D
2.1、输入特性：+ S7 }+ u- ]! N
4 s+ }! D, N$ |: z
1 z" t: U& H Q+ C; f E
2.2、输出特性(PCB END)：
}) |1 U' N' [) {* z8 D) h$ I1 x
5 m. M$ p% Y* |5 n6 v
2.3、整机参数：
' F6 I3 P4 A/ u. i% s l$ q
7 J3 E1 l/ [0 _/ G+ O/ F% d. y. O2.4、保护功能测试：
5 V. g0 T: n. {2 y7 e9 }+ \
5 b# g( A1 _1 F4 d8 f9 o
2.5、工作环境：; w" a$ o2 W. w5 ^
; Z* _! D" S8 w2 u# g. A
2.6 测试仪器：
; C3 U6 y X ]1 k/ L03、样机结构信息
; d( b ?9 ~! S. s7 E4 R
" ?3 t3 \6 Q. h6 f0 V8 J. B6 r/ _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。6 p1 g! j1 H2 G, g# _, s
# p, g% {- a3 ], r. Z/ P. P* P3.1、电路原理图及BOM：1 F3 F6 |, T! {& `
4 ]+ I A7 j i2 ?3.1.1 原理图：
7 c" n) d# n( k
; Z8 I% O; `& g, A0 H3.1.2、元器件清单：
, x; X' O+ E" l% G* W) Q7 F/ t( p- f6 o8 ?: g
4 M0 P2 e! W" e& a; g1 z3.1.3、PCB 布局&布线：6 p* K5 y( f9 O. y
' u4 u' x4 M4 d1 B6 }. c% m/ `
PCB 顶层布局
: M4 Z( x+ v5 ~
PCB 底层布局 8 u% @ z6 F; d j2 k; ?
PCB 底层布线 7 W* \+ `( {0 [# E
3.2、变压器绕制工艺：: p1 l% x0 R% T4 M1 \& i! d" f$ U6 y
( n& M I1 K8 |3.2.1、电路示意图：
0 u& ?$ V/ M4 U0 i; D: F
: M- L1 Q& ?" A$ {; f! U+ W
9 Q7 p/ Z6 M/ a! \) \3.2.2、规格参数：
$ M ?! Z# I! J' q5 x5 `- e
# L1 S _ s2 l/ t5 E1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
* v8 e5 w( A1 b$ t) V: O4 ]2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3 e: Z" z9 X4 J( j' C) \# X3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
/ }$ X& ~8 R0 I3 C9 T( l# g. C% \4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地" T8 r+ @: N3 B2 T" D3 @
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；6 A) V; ~% Z; D+ C3 t/ F
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
; }+ a, i" b6 q( c, 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）)；1 ]" n2 D6 G3 H9 p4 z
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；" L" \( Q, E; ]: B# |4 R5 J
9）成品要求:浸凡立水；8 S( ]4 S4 ~2 r9 ]. H2 |% {/ A( G. b6 d% Z
1 R/ I; ^3 u3 i. |6 v, Q
3.2.3、变压器参数:
9 ^6 ]3 b" a' a' O2 X, D9 Z7 ]$ x3 C3.2.4、变压器结构图：$ \- b; j! p* t/ _ ^ i
1 c0 h0 h: r/ S: m
$ }) ]( m/ D* x+ w# D, M" u04、性能测评
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: x8 q6 K& Q; h' g' 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。
( O1 ?2 Y- W. A5 u7 Z7 f
8 r# v3 F8 K. B; c* ]4.1、输入特性：
; W' x. Q' `* v& m2 @1 ~9 B- m. ^: q3 A, n3 z6 O2 f
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。
9 H' J- U/ e* [; a* ^6 _. N3 N& f8 f% B1 d6 |
表1 待机功耗" P0 ^) q" t, g: J7 \2 Z& C1 z
, `, o6 f) a; E3 d r
2 Z, c) _0 q: w6 R
表2 输出100%负载下的输入特性
9 b$ j) `* r" j' U# w) Q
, t5 C h) y5 N( u ?9 \: y8 B0 t" O+ s
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
! I9 l' @7 R+ u" U- m
9 P5 ] K7 @& M6 n6 O! K! @; y6 T, r, o1 W% F S& Z) E( j3 K
表4 效率测试（PCB END）
0 c3 p( `; ~+ B/ X+ Y$ c X# S( b% T P- Z
% H+ Y$ J( ~2 J$ ~* |
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
) t3 m+ m: x' _" d8 R$ V1 k0 O5 L, z9 y
7 E, R" Y& O" q r4.2、输出特性：
& a2 l+ I! e5 k3 n3 \* H9 X8 z3 L7 @3 B8 z* o5 V. p
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）9 P$ B. ~+ t" b4 k. Q& \* p
9 |( W2 r# P/ y4 o+ [: E4 N4 D
9 R, X6 l; u& v' @! o) C) e5 e7 v& c2 U; H* K# W
4.2.2、输出电压纹波：3 }/ z3 p# q7 o- g6 w
: C9 \6 R+ J/ G. [6 P
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 ~3 ]; |* I% A) M t4 t* }+ Q. E) W# H
- k4 V7 |* ~0 L% G6 m. V
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
% V. u H: _6 U
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 0 l% Y$ v$ V) O' j* T; o2 M
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
9 x: Z4 j7 j! W5 ^+ S
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
: y, a0 O% p' x+ C5 X4.3、保护功能：0 I7 |, N" }* ]9 n% N7 v
& I& f3 d' r/ e7 h以下涉及过流保护、短路保护的测试。
( `- }) G& t7 R) j
. k" ~* k7 H6 f: ~4 e; _4.3.1、过流保护：
0 Q5 Y4 [3 h ]$ h0 K
2 W# d2 O/ i0 T3 s5 r% Y, v4.3.2、短路保护：/ q$ K! Q/ Y2 _: W |
$ `* r+ d7 c8 E9 V
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
$ i* X1 E/ v8 h% S. B" r6 }; E: X3 B& u( ^# G6 u9 Z0 \- p
4.4、系统温升测试; A: e, O1 h1 }
- e! f! M/ @" H7 X' 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。' P2 ~* X: @, E. J) N8 a
+ ]. [: M% |0 z8 T7 `- K$ _) U4 B
测试样机及配套外壳
' L, X7 B' n# y) X# Y) @
1 R5 ?8 k! H% ~9 e" E! ?8 P* u( S9 M4 H$ _0 g" l
4.5、动态测试：+ d: F) R4 O* ~
0 J! w: j7 t; ]+ R' @) n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)
& n" N. H7 z2 J0 A1 O
7 Y0 R. o1 L5 @' V- g5 j# ^
AC90V 5ms
( F, d8 {1 _' [; E! L
AC90V 10ms
" T& W8 u7 L3 l6 o6 k
AC264V 5ms ( Z9 ?& |8 @; f @6 p2 @2 Q
AC264V 10ms : j/ c2 _+ r( O
4.6、系统延时时间测试：; r4 s1 h8 |- }, ^
" Y1 P/ Y, g$ N1 e
TON_DELAY @ AC100V，100% Load & d# G8 V. M, G8 S3 H/ Q0 F/ t
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 4 a5 A9 ]9 @* ]3 e8 [0 f$ N* F
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
+ T. A2 w6 q7 h7 ]+ f+ t2 p
THOLD_UP @ AC240V，100% Load / ^8 K6 q! v \: y, _% Q+ U" N
4.7、其它重要波形测试：
( N& p4 O+ Q8 C' u
/ R# j$ P7 I5 jDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：+ J' K9 T9 ^% G4 C3 R
" K+ y8 j% G7 e5 a, h% g E' Z
AC90/60Hz，100% load
# I' O# Q! u7 m8 o+ d5 O
AC115/60Hz，100% load 9 p2 {& u' {, N, h8 c' ^
AC230/50Hz，100% Load
) K# G! i& h% _0 w0 W% P
AC264/50Hz，100% load
; C/ v f; I- D其他波形测试
2 l5 e* b* f2 [1 Y8 [6 c) ]8 M1 Z
* j# }! w! J( K: X( h; T
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
6 W; p5 ~' p8 w7 _# K! u: ~
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
J _. {2 D! @9 j6 \05、EMI 评估测试测试条件：
& Z7 i+ y Z/ ~! t8 F0 @' q! y T9 Y; `2 g: s' \3 t
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；4 z# c" e- N) J
输出负载50W 8Ω大功率电阻；
2 e0 O0 e8 W& f# c# s# d/ a限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）2 e. ^6 u5 z3 J5 ^
4 n6 J v0 J/ f+ V5 X
AC115V/60Hz 传导L 相
/ s; n7 q1 ^1 z- ?/ r- ~/ ~* Q
AC115V/60Hz 传导N 相
4 ^0 j' c- X2 H0 M
AC230V/50Hz 传导L 相 2 A* b- B8 \4 I0 x$ i/ @
AC230V/50Hz 传导N 相 3 g/ L q1 E, @" v z4 ]) t& q8 _/ o
AC115V/60Hz 辐射测试 5 I6 c. \9 v5 S9 Q, j' Y& \8 F: ~
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