本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
3 w, ~9 o" T! K' n) q* K/ [' I& I* @7 F A1 a) P
在上一篇文章中，主要介绍了基于思睿达主推的CR5215SG+CR40V20RSA 12W充电器方案。接下来，我们将介绍下12W电源适配器方案，该方案是一款基于思睿达主推的CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。那么，它又有哪些特点呢？* T$ b% q5 `# Q1 D% Q
* w1 X/ q- ~3 t) ]& H1、样机介绍0 L6 v9 B8 [+ \1 X* k+ V2 @
- a; W/ g! u- L0 E' y1 ?! B
该测试报告基于宽输入电压范围的输出为功率12W恒压输出的适配器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5216SG。( A& |1 h$ y& d2 c8 \
; Q2 m% g; \! }
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图
3 Z5 h1 ~% j1 P& X& s8 Y1 G& CCR5216SG3 X0 W6 f/ `" f% o
1 c$ [; a. z# K* x# Q7 w" q
CR5216SG是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构，因此在应用时无需TL431和光耦。芯片内置恒流/恒压两种控制方式。
- X( i2 `/ [4 z+ Z4 o9 T( x& t1 a0 Z) B( R1 `$ b+ e. V) n
在恒流控制时，最大输出电流和输出功率可以通过CS引脚的限流电阻RCS设定。在恒压控制时，内置恒压采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯 片的高性能和高精度。此外，内置线损补偿电路保证了从空载到满载条件下输出电 压精度。芯片还具有极低的静态工作电流， 芯片待机功耗低于75mW。3 @8 v. G& T$ s) C
8 `) c, J3 {% |" j. k1 z: J
CR5216SG针对各种情况设计了一系列完善的保护措施，包括逐周期峰值电流限 制、VDD 过压保护、FB 开路保护、输出 短路保护、前沿消隐、过温保护、电源钳 位和欠压锁定功能。在FB上拉电阻开路，FB下拉电阻短路，输出二极管开路或者短 路，变压器绕组短路，CS 引脚电阻开路等故障条件下都能有效保护，使得芯片具有更高的可靠性。6 x- S H: W3 H. R9 p
; r$ W; X, b. [# _+ {% G7 }
芯片特性
; a& J) s }) g i3 i7 w+ U! Y" v- _5 N" Z) b4 Z1 ?' F
● 低启动电流5 l7 B; ~' {& p3 W% j+ O& ?
# J6 H% E: }& |: K6 N
● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5% k$ T0 q2 _0 l7 @1 }' K
( a# \, l7 e/ M$ u2 Q0 N3 m+ i! c
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
2 \, j9 y" S7 v; D! t& t& P5 c5 ?( C
● 动态负载响应功能
9 ~1 b8 |5 f) E+ k, C5 T& S: T, D# t. N+ y+ d
● 可编程CC/CV模式控制: s+ x. i* m& m% Y/ S: T% J: G8 o
9 K" i8 E5 I! M. {● 高能效QR控制模式. n. u: |" K* \9 u
0 S9 {9 L" g; T● 内置初级电感量偏差补偿功能
. N& w9 {# H( R9 M5 M4 w
( ]7 o- \: `- c7 I● 内置输出线电压补偿功功能
2 U2 B' s' u Z# r0 w/ s+ N- P- K8 M
● 内置全电压功率自适应补偿功能$ g. d4 K+ `( d7 g
- V' K! @( L. k● 无音频噪音控制技术
% k! ~7 Y. B$ b/ q" e0 d5 K
! b' b. {, l7 H3 `4 X● VDD端过压、欠压保护功能
m( y5 n1 y7 F! I2 R/ b4 i. H9 S$ N! p. ^
● VDD端钳位电路
' [2 \; i! Z7 x( H& J* z: C/ i1 u' P7 `3 X& H
● 内置输出过压保护功能1 R. A5 z% {- ~0 l2 |/ I% {
- X, c5 }5 n) P) O0 i
● 内置FB开路、短路保护功能( q, t9 \) F4 X* G0 U- U m
; v' H) k( G; \4 y" U# l● 内置输出二极管开路、短路保护功能
: }# U4 B8 R* w" |. f- `& B1 q3 ]
8 m8 r2 Q- J J4 b9 k4 v, N● 内置前沿消隐电路, y5 g! q5 y8 B: F9 X. W- A
y* ?# K2 P' x8 q/ o! ~
● 逐周期电流限制
8 J: N. W# B Z, N0 H2 U; a" l0 l6 f# i: n% q w# C+ f: e5 u
● 过载保护功能- x2 O/ f, P$ d2 o+ d0 J
2 P* X9 i1 _8 I/ h* q/ a& H0 X7 ~. r● 过温保护功能- p# c6 n3 B1 U1 @( O
0 N& b, n* d! f+ d |' T● SOP-8L绿色封装' j2 L1 W- g* ?& Y
; j4 ~$ r$ i5 M: I# q! T h8 q
基本应用2 C0 o- Y! j. {* B
, Q" T9 [" v s" v+ z% K7 ?
● 小功率电源适配器! k( F. v3 B0 K- d# U5 ~2 C# }# v
$ M- o6 |) p6 ? t f$ S, i* h
● 蜂窝电话充电器
' e' Z. V. D, e: a3 U7 u4 |2 B4 I8 Y7 @5 e3 E; J! y [
● 圣诞灯、LED驱动器4 O T: u* g* |+ T4 H" U4 [
! {9 }7 i& |1 r2 I1 A" m9 F● 替代线性调整器和RCC
/ ]& K* _ g3 V0 X7 o% T6 s0 [0 n
' q+ X0 s# L! O- D% z典型应用
1 T5 s% { J( X- P% r' I1 V( J3 Q
' ^1 a- X$ R9 z) e* f: o2 q# G7 C' F1 Y5 \1 {
管脚排列
/ x: x$ X: { u& r* {管脚描述
( N; E9 N# n2 E. |* y/ v: J3 ~% P H# t3 Y
0 {4 T0 k6 @" |7 P' `
; @! M3 k: ~3 ]: A3 @该样机是一款基于CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC230V样机待机功耗<43mW；典型输入电压时平均效率>84.3%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CV输出精度。2 ~. E( t+ b7 p$ P3 f( P" F
. b0 W6 b7 [$ R9 i样机尺寸：长宽高54*35*20mm，样机具有“软启动、OCP、SCP、OVP、FB开路/短路保护、OTP自动恢复、输出二极管开路/短路保护功能”等多种保护功能。4 A% e/ E& ^- E) M L
, ?- F) M6 \! E4 L
样机的变压器，采用了EE16加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
0 e& n1 N# x$ X& q; p* I
! v( j2 T! K$ X G3 r; v: A3 P2、样机特性 R0 E' q$ U4 K" _1 ~" q* i0 D
" H$ M; Y+ k1 `
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。9 {4 N* e2 I) t6 S
+ S$ u7 h' c9 v3 N
2.1、输入特性：# z$ I2 s X( ^: x7 n) `
* o0 J# j+ x' ?( u/ O2.2、输出特性(Line END)：
! p. D0 C. a! E
7 V. _& {( X0 A; L. ]+ P& _. ~1 W
2.3、整机参数：6 u& E- [1 b% O3 O, _
$ u* p( H: O: t' } c b
2.4、保护功能测试：
) o+ U# C* X8 h; G" a$ V
- e b+ s+ i X7 x; S0 k _; c2.5、工作环境：& d" g5 O" g$ d/ E' G, L
`* W8 x! g8 E' s k; {6 `
2.6、测试仪器：, x( k' e0 b P) L$ R
+ U$ N% Z5 ]9 E, _5 d0 [" J- s. {3、样机结构信息: C3 x1 y8 p; v' s
( Z" C. a9 M. h2 ~' l. U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。
4 M. a1 \8 ~; A# y: E
1 k9 B8 z6 Y7 N/ r4 @3.1、电路原理图及BOM：0 q9 T7 @* B- `1 T$ {) `+ Z1 F- H: P
3 H$ V6 T7 x+ ~% D3.1.1、原理图：
- z$ h4 @0 c& |5 y5 H q$ b+ |, N {/ D! R1 Q" h# S
: P5 a( q; [; [3.1.2、元器件清单：. G) i4 ^' ?( t- S7 g
8 p4 t% L0 {- g/ K+ }6 J& Q7 [; g; S: B. B; ?, r0 R: j Q$ L
3.1.3、PCB布线：
" Y$ w3 ^( x% P4 `; r) z0 f+ ?% ]4 K2 R5 [" H2 b
PCB顶层布局
: [! O8 M/ l# z* {3 z
PCB底层走线
5 {8 z4 K, H7 }! p4 M# R3.2、变压器绕制工艺：4 c" T5 \6 p* p5 D) V9 u/ s
% {( R% L$ q' M( `3 O5 x
3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
7 J7 s# [# S* O+ |9 y G4 n0 {+ b, g: A% r# g
8 H4 ~" F% h, ?2 [; d% B! y
/ \, o+ Y& [# I3.2.2、规格参数：3 b/ r' U) G# \( }
+ C4 z+ I/ V) M1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
% ]# S4 ?! f& E- l' L2）材质：TDK PC40或同等材质；
- t2 j) [6 J3 E$ F3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；
5 B- { b, G( y4）N3：三层绝缘线；
( k/ ?# G/ a/ y3 s5 I6 @5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；5 ^8 a1 c& x+ J
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；7 s" q+ n, J# {6 D% v1 D/ i' L
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)
/ q6 f. v _8 n9 L e+ a8）耐压测试=3KV 5mA 1Min
, t5 [8 C2 q, ^ F9）成品要求:浸凡立水' z3 l w+ z; u% s
* z1 d) ^0 L3 s6 E9 q3.2.3、变压器参数：
/ u) f9 j7 ~* s8 L: a
7 ?6 E$ O) _2 M, F
/ B: g( |" l) c# h$ \" P6 L4、性能测评
$ a( K, j& T X, P7 g' M- @' A/ n+ ? Y
本小节对工程样机的输入部分、输出部分、各种保护以及一些时序进行了测试，以下详解了测试方法及结果。从测试结果来看，以下各项测试均合格，能够满足大部分客户的要求。: d3 g% ]1 Q0 B3 F. n1 ^
3 E7 w5 H. }; _: y" g7 x& P' Z& b: Q2 @4.1、输入特性：
" i W/ ?5 H$ C! T$ a3 P
) a* i' V- g. `1 l) n: N2 z' ]本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz到264V/50Hz)和不同负载条件（空载和满载）下测试，得到待机功耗、效率及平均效率。
6 v k6 X: q4 ^" {: B
* S Y- U t9 w* q2 h2 ?表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)) d( {2 U3 |( H
6 p$ }: U1 d* q9 t }
% k3 t$ I S: L9 U表2、输出100%负载下的输入特性5 W7 Q5 T# W1 q3 n
: Z' c! {" A' B7 `7 e表3、效率测试（PCB END）
9 V4 \3 u) G9 ~$ x2 q
5 o4 y) F4 [) Y3 n+ b+ @/ w8 ]表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）2 z. W+ Q3 b3 _! n0 F% _
& J# _% v6 i+ o: A5 p: S+ N% U
4.2、输出特性：) e N2 b9 {4 Z: m
4 C5 R7 t* b( a0 O- K2 q
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：" C: d5 c6 A' E) d. X* p4 n/ ^
& B5 x6 t4 L. u3 B* b( e9 v$ V
4.2.2、输出电压纹波：
! G: w+ [5 d. ], `2 Q$ h* ]
) d% O: `% S5 [注：纹波及噪音在线端测试，同时PCB端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。
# q6 _6 O% C. D1 `1 ?9 I5 K/ _
0 R+ O. N8 X. h6 C. P. P1 ?* A9 A Z2 t
; v- j5 J. z# }; v8 j
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 1 G1 Z7 S! W5 @: B% p- E) o$ Q
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load . B! L" B6 n W& N$ O
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
1 a* K0 f, M. S. j" ?: d( G
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load 1 P" g& J" m3 s2 w* n
4.2.3、输出恒流特性：
! O7 X! A8 i1 R! q$ f3 e6 t5 Q' u- z0 b. N" b; V9 l8 F
# h, s" ]7 S; U6 c" ~4.3、保护功能：2 I8 G1 ]1 ?+ y9 h
2 l1 ?; I. `% b/ T- o. X) D
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 e& H! o; D6 X6 y2 k& J0 h; F3 e; g3 \) b9 l
4.3.1、过流保护：
5 T/ F$ G6 P. d7 A7 Y8 J
. b- j0 N% ?4 T5 Z4 F- X1 K1 v0 m4.3.2、短路保护：7 K! }8 |6 Z8 J6 k4 S+ A( W, C
# i7 y _! y0 X& w% B* s8 T
4.4、动态测试：( y- W* m. i% a% m- X
$ a& h# V. M4 v" w% U注：输出动态负载电流设置为1A持续5/10ms，然后为0A持续5/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/us。
3 u& l& J1 m- ~: ?. |
4 x% \+ L3 u& u* s2 J8 V! F9 G+ y( K7 U+ }3 V. M' T
AC90V @ 5ms
" x1 d m3 S3 x: l1 v
AC90V @ 10ms
- d# a( r2 g1 Z
AC264V @ 5ms
: u2 b/ P+ i, O/ S @
AC264V @ 10ms % c3 B" F( |/ M+ w0 ~6 E- m; b/ V
4.5、系统延时时间测试：
0 y! O" F/ ], x7 K- d7 y( o. o9 w
* J3 P+ L- Q1 {1 l8 f. K注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。: L% j+ n, i- ?- E4 X
P: J; T( h3 W: j
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ) ?# G, r" a( A# k
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ! A+ ^# q6 q4 b$ V, k1 @, \- k
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
9 \$ Q3 ^3 b. p; l/ D1 q( ^
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
0 C* l6 l5 Q* Z; }0 r1 s0 `9 n
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load ' p; R5 ] v. [5 ~, \
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load 4 E. p3 b4 B* g: Y, f# n9 Q
4.6、其它重要波形测试：1 {& d& s5 G6 n9 N+ {* Z% D
; E& y8 z b+ t& A0 a; S注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。$ v+ V( M/ L J$ y- s
7 P4 c2 n# V/ d5 M$ E! Z1 o
AC90/60Hz，100% Load 4 h- R- E( d F' N
AC115/60Hz，100% load - @. } _, d2 b( x5 v( Y
AC230/50Hz，100% Load : }+ f2 r* i0 W2 a
AC264/50Hz，100% load ; x o( z, @. L
AC264/50Hz，Output Short h2 X; E: @; w- U: l+ F
AC264/50Hz 输出肖特基电压
0 m( v5 G/ E" }4 A4 e5 Q4.7、系统温升测试, }# R. E( C, U+ H( F+ X9 W* D" q
8 ]- M. Y0 f' l% x: c
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1A。: v& d7 V, q( c* f( }3 x$ r
6 @% L. k3 d. W, i8 x
测试样机及配套外壳 6 I9 b0 ?6 \; I8 j7 q
温升测试：(℃)
3 X! ^3 c" N6 f, B
4 n1 d5 n! J7 N, L, m* T" w
/ S/ x/ { d/ B- h5、EMI 评估测试0 o! r" D* j" J2 q U
+ _# _- C0 `5 v
测试条件：0 X, i8 T+ _1 k% m
, T8 b! R1 Y- j1 v. t
输入：AC230V/50Hz；, r8 [: B' B9 K
输出负载：12Ω/50W；
' a; I6 H% K N G7 a t1 X y; b7 h限值标准参考：EN55013、EN55022B。9 h& d1 x, Q; i9 d% p. N; e
! ?! q* {% I' I$ [3 T
AC230V/50Hz 传导L 相 * u; d' {0 W- T- o. l' k0 l
AC230V/50Hz 传导N 相 9 j& u5 M O1 Z0 U
AC230V/50Hz 辐射测试
$ I: j4 w9 r/ p |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-7-21 11:36:05
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡