本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-6-30 14:29 编辑
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在上一篇文章中，我们介绍了基于公司主推的CR6347_5V1.5A充电器解决方案。接下来，我们给大家带来的是本公司24W电源适配器方案，它的控制IC采用了公司主推的CR5259。该方案平均效率>87.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准。就让小编带着大家一起来看看吧！
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01、样机介绍: m n% P+ _6 b: c) a
6 p$ V6 N, c+ R# y! r3 z% R
该测试报告是基于一个能适用于宽输入电压范围，输出功率24W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5259。
; [5 z) ?0 z$ T* ~" o$ {+ c2 J- U
CR5259_12V2A 工程样机示意图 6 E; {1 N# V4 _# p
CR5259
" i; I U% Z l8 n7 a8 m8 I6 c. W+ ^9 o, m
CR5259是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<75mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5259在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65kHz。当负载逐渐减小时，振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。
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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。CR5259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），CS 引脚悬空保护，GATE 端箝位，前沿消隐等。, o% @% a# J2 Y, {! V
) `$ t- U% }3 ^" ~7 x) K( r
芯片特性8 S6 t8 D% O/ C2 E1 H2 Y+ u% ~3 M
) v1 s6 v$ T( p) n* c
● CR5259 是采用内置650V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；5 I5 f1 h# R# e8 k: g
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
+ ]( I3 y6 b9 f/ d/ f● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；& T+ K6 b2 U3 G/ }7 S, j
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；+ u) V9 J- a3 d2 J8 }& J# @
● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>87.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”" ^8 I" m7 {9 ^! m4 h; E9 f
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；7 Y1 e' a' R8 S* ~( _
● 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。* y' l: Q3 i( |
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基本应用
" \% b4 i# l0 z2 e" k" C# L" s3 Q
● 电源适配器
9 M* C/ z( U% B3 k: i● 开放式电源( c r( m6 z2 U g
● 数码相机和摄像机电源
! V. } k. _( b8 b4 i● 电脑和服务器辅助电源
9 O. `* N4 }! f& N● 机顶盒电源
$ G; d/ d8 [+ t- P1 {+ \/ e2 E● 掌上电脑电源
x, k" @5 N0 V; D! O. I. D- q3 f& ^% {5 ]9 l
引脚分布2 m: E2 ]( e, ]' K' d5 F
8 y* e# B4 W8 A# s; K% T3 @" `
7 O5 R; p' k) }: g1 o9 E& ~典型功率
. F' Q l, t8 [5 {% z- U
! @7 z G; v1 r+ R8 t' p* ]
6 o0 r/ E, Z& o: w1、应用实际最大功率必须保证足够的DRAIN 散热面积，测试条件40℃环境温度。' [7 r( C! W% z) s7 U7 F p4 U! @& p
% v- E# B( K* {: h: ]# W% w引脚描述
- ?4 X6 u$ Q$ N( B6 {& P
* M( C4 I# {% B) Y8 S. t) z; n6 K) i/ y/ `4 J
' p1 }( x& ` w6 p8 u
典型应用$ f- N! h4 a+ [4 ]8 z) w' G; y
+ ?7 J& {- A/ J1 d# y: d* Z8 O
' o) S1 ~1 e! M; [& W" ]
该样机大小73.8mm×36.8mm，AC264V输入待机功耗<75mW，平均效率>87.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能；由振荡电路产生的频率抖动，可以改善EMI特性。6 [! Q- F5 l! [4 x0 l4 B4 ~
a' X; k8 r: {3 x( b( g
样机的变压器，采用了EE22加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
) w; d$ R% X5 p- e/ }5 f9 U6 B" O7 I% T' v1 F |
02、样机特性
% Q% e. D' j+ Y" Z2 Y
3 q' V$ r% b8 j; O# `0 f9 f. f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。8 E: d$ p5 b) E' @
) R) h% }5 \* V$ u3 j2 A) K/ C2.1、输入特性：% p' M4 @" N) c, g) W4 g, n9 i
6 C& }6 G! v1 P+ u2.2、输出特性：! E* k0 U- e( K) e" o* `
+ b2 f1 C, N* a$ U. J2 T" R2.3、整机参数：
: N8 H1 V5 g/ n2 Q: U) Q0 H' j* a0 k' O/ @! W1 U( B
2.4、保护功能测试：/ A7 P S- K, J
, H$ k0 G8 o k' G" l
2.5、工作环境：
4 E, u9 P7 V) t9 R0 u! @! i7 O5 q6 K3 P: [7 j1 e( W
2.6、测试仪器6 \# F2 b( l& g2 G4 C+ F
3 N" i- t" s- O
03、样机结构信息
7 ?% g# Z$ ]3 b4 A0 E7 D |8 w7 b, N- S+ {+ `; 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。 A- l1 c8 _. i0 t
8 T9 U: ^5 D& L( x3 Y2 q
3.1、电路原理图及PCB 版图：
( P& `5 X$ g8 D: Q
2 Q2 v& u2 R- O3 k# h（1）原理图：
) X4 l% k n+ c) C
; i6 E2 J% l9 C/ T0 z Z
/ o9 F+ a6 o% r5 T( i, C, O6 ]（2）PCB 版图：8 h* u8 j" M7 c$ o% j
0 p3 |# K" a' }0 q
! Z8 X" p( J) s* V
9 ~* s. i( s4 E7 ?5 g7 d# o
/ y: N6 {4 S4 }8 V& |5 s
3.2、变压器绕制工艺：
, M& {5 L. |7 \( ?: e6 r, t, r( ?# {2 z
（1）变压器电性及结构示意图：
! T9 k' q& Q; z* n" Z1 d% M/ F' j% }0 w" L' ~$ P1 _
（2）规格参数：
b" r4 Y0 v9 B2 H
. z0 @0 @/ I/ @* H1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
6 }1 s7 P' Y2 A; U5 n- b2）材质：TDK PC40 或同等材质；& q: m8 A c; y" C; Z0 W
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线0 \ T8 @0 ~" {$ T# `+ s
4）次级: 三层绝缘线! u9 x( p$ x9 _* d( W& h
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质* C- I* s; U' p) f0 ^! Q
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；9 Z9 b) ~# ~/ d0 o5 Q3 R: F/ f- K% h
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)) u! C1 o# U+ Z3 r% G
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min" P- f( Q7 `" m z, `; F% G2 K
9）成品要求:浸凡立水+ j1 L4 N4 |8 x% }! E
9 z5 T# ]" t4 @
(3)、变压器参数： G+ \. \3 A. f: A/ S
0 v4 I2 c e8 M- A
3.3、元器件清单：7 D- l4 I q& B" V( o# e. H! F
# {1 E# m9 q6 C8 ?& ]. e- J9 @: a8 k/ T, N) b" z( @! Z& z) C5 E
04、性能测评
6 p; `: S- p1 R+ `7 t' R, }3 |4 d
3 m: a" |8 f. f: 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。
( L2 B0 ]4 |9 _4 o' X8 P* _3 q* z7 E" m" o
4.1、输入特性：
# ~. T5 h% k+ d) h) R
4 G! p5 u/ A/ E- C1 B本模板经过在不同的输入电压(从90VAC 到264VAC)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。0 o0 _' i. I# l7 p3 L1 L- l, X
8 b2 W3 p2 ]6 r8 q) b& u
表1 、无负载待机功耗(无假负载):& r/ \4 A% G9 q7 w" \8 c2 V) Y, j
4 v9 ^% `5 s- M3 w8 ^2 C: L表2、输出带24AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性9 w- i5 @; q+ R- _
1 @2 V# o P4 P" y/ E7 ?表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:& _& {8 a1 i3 Q9 e3 X
( g, a9 E* P. H& z/ p( {. G6 p5 |
表4、输出板端测试的效率特性:4 S( ~7 W2 V0 A! f7 K) {8 ]
2 p, Z k, U! T
4.2、输出特性：
* [0 o# M5 g0 ~4 @: ^+ [
, ^9 n: [; g7 m* P8 M3 U注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；5 E8 V% A" ~$ `# Z
- m8 q8 N. I+ i0 x; ?1 q
4.1.2、线性调整率和负载调整率：
. I5 t+ h* K- r" ?1 a5 P R( {* E4 q! U3 r A7 c( G
表4 线性调整率和负载调整率:
5 s2 a3 X7 V$ h/ X4 U6 d3 t7 R- Q! D1 l
4.2.2、输出电压纹波：
2 B$ M8 p$ ]0 `3 e& l O; D
7 l0 o. ^9 B* A8 P. Z注：纹波及噪音在20AWG/1.5M 线端测得，在此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。
, f" j! D- y. `) K, L1 J1 t: j& F$ q$ T5 N
表5 电压纹波测试
2 _8 Z# b. x$ K4 X7 v9 u! O% F
$ X |4 a3 F$ @2 k& K# t4 T纹波噪声波形图：
, x& U: j, H0 k( J' z
; q6 N/ U# ^$ w# J) `, Q8 ?' q! vFig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load
& `3 V; f4 q# K" E' ^Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
2 p7 O7 ~9 _: S1 O5 Y9 |" u. kFig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load
( K( @0 ^& l3 \( [3 aFig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
2 C5 P- q" @, S3 X" w- [* t; K x4.3、保护功能：# f6 K1 a- Q9 _
" C4 G1 e# |( K# R
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
7 k6 X u+ X* D$ c# J
9 V$ F- _0 H0 _& W1 r7 D4.3.1、过流保护：
/ {5 ?' H$ i! z2 p1 ^+ a% R( v. j$ U8 f" m2 z1 R& l
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A! m L4 ^* a/ ^+ w8 m* A7 ]/ O
& {- [! a0 i+ X7 x. `3 Z0 M4.4 动态测试：
, g6 P5 l/ ?' a8 R/ L( u/ K5 p' V7 y8 y2 J. B+ L5 j! M
注：输出动态负载电流设置为2A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为1A/uS。
X4 Q2 E; ?4 M# H3 ~* g# e; L6 Q& d! V. w' h9 N3 e
/ K) X+ ^' a5 T, L! d
AC90V @ 5ms
" C7 ~5 n( \' A. d& R& S7 mAC90V @ 10ms 2 q$ X3 l, `: f
AC264V @ 5ms / d1 i# B! V) B" }, ~( B. B& k
AC264V @ 10ms 3 h) E( q# ~" z& G7 o
4.5、系统延时时间测试：5 R+ n6 }2 n& D
1 W% ]; n! ?1 [) s注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。/ g/ r0 _$ K- [, l
$ s& h( k2 C7 e( p( k4 p1 m
8 U6 w% a" k8 \8 a1 T0 \TON_DELAY @ AC100V，100% Load / u: j- E6 y, z6 Y1 H2 b* N j- o
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
! a! O* J8 |" n7 i: `/ Q- YTON_DELAY @ AC100V，100% Load
' P& v3 H0 c B2 ~* h) A: HTON_DELAY @ AC240V，100% Load
2 s H* T% i7 M' d1 ?0 qVOVER_SHORT @ AC100V，No Load
, ^* K, w9 v: K: C$ X% EVOVER_SHORT @ AC240V，No Load 9 y( @; s- s' c- F& k; ~
05、其它重要波形测试
. P# K$ I; ~2 o5 e0 k
( S* e, _( \! c' F6 a+ CDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
) E$ X# X6 O7 F! x5 S w8 r) U6 L" i1 {
AC90/60Hz，100% Load
( X( B; j; ]+ h# p, cAC115/60Hz，100% load " q O( e+ O# w8 K* V
AC230/50Hz，100% load , n5 ?% n/ X% M6 f+ P
AC264/50Hz，100% load
9 n/ R5 \: @) N$ xAC115/60Hz，100%load 输出二极管Vds 6 d2 `" c5 P+ b
AC264/50Hz，100%load 输出二极管Vds 1 W e; n5 D- }4 b) l
06、温度测试
0 \6 y* J4 J3 R) l- n
4 y) W% p: W2 k) K' H* e测试条件：40℃环境下满载测试。
6 m% T: g& _: n4 s6 \) r( ?
0 i# B/ B D8 v8 Z2 P3 ^ h. `
! p' y5 C6 ?% e. W, P07、EMI 评估测试+ E7 L8 n" G) D
7 u' a- d& o' D% l- x$ ~( c6 g
测试条件：' m- n1 O5 N+ [9 R7 Z; ]5 J! o5 \
9 Z; ]' v) ]8 g( o输入：230VAC50Hz；输出电流：2A；负载类型：电阻 输出低接大地# ?2 c. P# n& D0 g2 C# P8 g
限值标准参考：EN55013、EN55022B# m) I! S8 u" z9 `! l, |
4 {1 Z5 ~$ r5 j9 W2 q
传导L 线测试PK+AV 7 W! l+ N5 D- q1 i" m, d
传导N 线测试PK+AV : P+ |: f3 u H# F
辐射测试PK+AV
) U9 v" I* U2 W: S9 D输入：110VAC50Hz；输出电流：2A；负载类型：电阻 输出低接大地, Y9 C1 f: [: \7 c7 j! ^: A5 q& l C
限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 x& X, P3 ^+ Z) d7 c3 Y( {! d2 K9 e
i6 s0 s% Z2 x9 x6 [传导L 线测试PK+AV ; k Q6 N4 ^, J2 p0 h
传导N 线测试PK+AV
3 M; i" J9 R. @! }! n1 X6 o* I辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-6-30 14:14:24
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡