本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
# i' X. ~* ^( q9 l2 ^/ E/ i: M; d
$ }% ` X2 m3 }9 G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？
" ^/ b8 Z W2 ^& G
* b: e" F! `8 W4 j4 w% N1、样机介绍
$ F8 e9 v* ]- B$ D, W4 q) S0 p% z+ L* @6 L/ B/ m
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。 j4 R5 G; Z L! o2 ?8 R
6 q/ |6 r! _ M/ V! F
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图 ! M3 W8 o) H; |$ p9 y* P
CR5216SG, q6 Y g) {9 h( B6 u# C+ J- b- H8 u
" H. q/ v3 u5 r' t' u; S
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。
3 D: ]& k* A' k1 T5 l
' x$ K' d# f# @: w- m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。2 a5 ], n9 b# b1 X2 P
8 I* e5 l$ S9 ^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。- H2 ?2 m1 Z: S: @# X/ k
0 }) _. Y) W3 J. P! {2 u) e+ y芯片特性
. w3 B+ v2 B1 x' L' B2 N) s! w& P
% T8 L @$ a# h$ h8 H: R$ ?● 低启动电流
$ O8 R6 g$ S$ Q1 \9 U+ f( U
' T; e' U: a6 J! s● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%
- h% {& ~! ]# J7 y! c) V4 R& b; d
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
3 M* a& t& W8 m8 _( G3 V& G! s* h, p
● 动态负载响应功能2 V: \+ T4 b; @6 l4 Y( e# [# E
8 L/ A' L. k$ ?" @. i0 {● 可编程CC/CV模式控制
( a; s) z( J: }& @0 ?! h- a
4 J }9 b1 h, R8 v$ \, S3 }● 高能效QR控制模式& e0 q% f/ Z1 [, e& H# g. Q
! ^8 K, p4 [& A( F3 B' Q● 内置初级电感量偏差补偿功能3 G7 c4 G2 w, C8 {5 w2 e2 M
( @' K- F7 O. w) L0 m4 i6 N5 C● 内置输出线电压补偿功功能
% C2 d2 }+ D* G0 g! d/ X/ D |* M: l" q8 v# }1 @9 Y. e* R
● 内置全电压功率自适应补偿功能& V, t' J W* `+ o( ]5 q( p
' z9 u: T) N. v& ^9 O) G1 K5 C● 无音频噪音控制技术2 b3 ]+ v+ v" E
+ K0 R8 g, {: K
● VDD端过压、欠压保护功能* s" h. A7 R6 `- g3 M9 g" s
9 b' k( r, w3 [( d
● VDD端钳位电路
9 f" ]% | o8 O' [5 `0 i+ H
6 v8 R( Y7 c7 G7 H2 B! `7 O● 内置输出过压保护功能
/ c0 f; G; i' k9 d2 H
) F% x( V, u- M/ Y2 Z- ]. ]' J● 内置FB开路、短路保护功能
1 n, j) U, I/ z3 g
0 _6 t* X+ n+ g' M● 内置输出二极管开路、短路保护功能
* P4 ~6 u) N" |: N
# T7 H! H' ?' y% z● 内置前沿消隐电路. L- R# w( b. V
2 y i. L0 I4 M; a- J; V5 o● 逐周期电流限制
' B C2 O h$ `, }+ f2 V7 v" V; U7 A
+ u; _- k- M0 q! b0 H( q" }● 过载保护功能
- H3 T |, f8 p$ G$ R2 I7 o4 F
" {! c# r. |$ k; `5 d' o& G● 过温保护功能
! N2 ~0 ?) g! V
, {/ y! G' m- l0 C9 ?- Q● SOP-8L绿色封装# A* C j/ s: O& x4 I- `
5 y; g c8 s3 d/ O% a& t基本应用( s; g" }9 t( n# R
9 k6 I# ]/ B2 s* c* Q
● 小功率电源适配器
3 A# i# ~. E( B) f8 K# c
2 g; V1 P' g& B- l: w● 蜂窝电话充电器2 w+ } P" R% J$ I9 v& _- G7 {
5 ?+ V% Q: F% p% o, j; b● 圣诞灯、LED驱动器
- {7 X* G0 M: w% A. T" I, U2 \. ~* w a6 I, s! v
● 替代线性调整器和RCC( o' Q; t. L% A& w( I
$ U3 o8 g* q8 k+ w
典型应用5 m% g' o6 b+ o; X5 z
B& e% ]. [; s( ]
1 S7 r) e, e- F9 t( e# `管脚排列
/ c, H/ J! h+ V/ i- \5 u4 F2 w管脚描述, ^* I' k; ]3 ] N$ P% H/ M
9 @ e( |6 C1 _. h7 f0 x! z5 C: D! c T, ~1 m) i4 X3 d) c6 x
& z% L" a0 D/ k( c' N N! g. I- k0 ?; X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。
' K% L! s5 ^( t
; V* ]5 e+ W1 q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。( a# l& H7 d1 O* L* M3 a
% l9 e" s' Y; q4 s4 p0 Z, M
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。, s/ n7 [! Y A1 c' P0 F" @! p
# l6 ^! Y: b5 F# ^" Q6 q5 A2、样机特性
6 {: O% Q( K4 D9 t& W7 h( J( `$ s
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。 n( S5 c; a* J" |- w3 G3 p! @
" W0 f4 m& w' g: Y/ e
2.1、输入特性：
, H4 `' v9 ~9 a4 x+ u
/ E2 i' D/ k }6 x
2.2、输出特性(Line END)：3 Z* I' M0 a7 u+ S' Y
6 I) z: `5 ]8 u1 X3 U, r$ m* B2.3、整机参数：8 l& P+ Z# [1 T9 @. ^
9 y* u5 k( Q0 g$ f9 Z# |4 ^6 h
2.4、保护功能测试：: V# j# k% Q3 y5 I
. ` R1 d ]; r* E2.5、工作环境：7 ~) M" ~7 ^2 b/ h
! P) B! j# |: C( P
2.6、测试仪器：
' e: I8 Q+ r# S. R
- e: |" l) l/ \) _/ ]% a& J3、样机结构信息
3 @% W7 k: s* b, x! B1 [7 v5 K0 k. u% {+ o% H( Y7 i" x
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。! u- J: U7 @: ?* }% Z0 i; S
- S. H! L: z, v( u* B8 `3.1、电路原理图及BOM：
d4 b# {8 c3 @/ z6 v
9 m; [/ A4 Z$ q) Q) Y3.1.1、原理图：8 f! X6 l) q( t) L! ^2 r _
3 T5 X" }, z0 w7 d
( a$ G+ I+ t; ]$ E: S3.1.2、元器件清单：9 R1 ]0 h- u. e' y
9 C# u, }0 F. F* W9 E, i
; `; t) H$ Y( q) e
3.1.3、PCB布线：
w% k! m" M- ?) F8 h
4 c0 _' M. R5 f# F+ C- b8 ` }
PCB顶层布局
8 a& E# P. Y2 M# d4 o4 y& b
PCB底层走线 + u8 \' W0 c9 ~! ~4 A
3.2、变压器绕制工艺：
$ i( V+ F {' y7 {/ i U5 O: C1 a! E6 y
3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
( [, B2 V8 }. x# L6 B/ _ u- Q. {; g, \
, I% U# y( x' q2 n7 U
. h) I# u9 k& p6 A& y5 y( ~6 l* _
3.2.2、规格参数：
@4 Z6 B, }# ?3 D# b
4 i w6 l! [+ Z" T" W1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
% f) @6 i, ?: \" d5 ?0 d$ }2）材质：TDK PC40或同等材质；
, f; t! z3 q; _$ y# _3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；, {5 J. @0 w7 i$ d
4）N3：三层绝缘线；$ @6 K* N, d$ m) @' t$ R9 Y
5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；- Q0 K( d, j$ a9 G T( W q
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
& F' [- ~3 i" V& _) c% G7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)0 f& c. f$ M2 k0 [4 |$ g: i5 }
8）耐压测试=3KV 5mA 1Min
! @- h5 D8 v) {( H" H- V+ T9）成品要求:浸凡立水$ \: t& n2 T. q+ O
. F% l5 o. _, y2 y4 y, b! X, m1 e
3.2.3、变压器参数：
( q. w$ \2 a q" b; E+ g- {) X ]5 G6 L4 p
! {- |% p, R1 }1 H2 g
4、性能测评$ J- o1 O6 h5 q* U* e9 O/ W4 T
4 H( x5 C( U2 Q/ L+ R
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 _4 [ V6 i1 O" r7 S: s
0 a! I9 T2 h5 t* Q m; l4.1、输入特性：
8 ]$ e/ B/ p$ i6 `
* ]" U J. i" K% `& R, }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。) {" g& G I" H4 f9 w& }. O
- `+ ~' P2 S* M1 W. X! r) _) z
表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)( d7 ~# c% G! N/ }; e
; u% K& H: }4 s1 F$ V, U9 l$ l9 C8 `5 t+ \: P% u$ r& d9 n# M
表2、输出100%负载下的输入特性; W& Q" ~8 s4 Y) I
5 |4 w4 x y$ N7 l5 I. Z2 ~6 u表3、效率测试（PCB END）
{5 Q, d% R# I3 M& x! \$ C: G
& C& j3 l) ~/ Z- E表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）
, D0 \" ]7 _2 Q4 w3 s+ E* h9 i' n/ z8 g5 c
4.2、输出特性：/ f" Q3 \' Q) o. b# Y; g% g
6 M9 D9 [' |# ]6 K+ U5 W! ?
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
! H1 c2 h6 F8 u+ i1 K$ y0 q L- g( g4 T. |( r. s
4.2.2、输出电压纹波：* r0 M! m3 E6 P
6 i' q: I2 }$ J' g+ @& ]
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。
5 f& E, O4 R/ K4 g
" f. q9 _3 a+ s1 \6 d' R |. P
0 I: Z- @5 _2 X3 H" L
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
* U3 j) N9 A; l' Y- t8 R C
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
1 ]8 D( h' d& v/ q1 l4 F) a
R&N @ AC264V/50Hz,No Load / [4 i& W) x% D9 ^1 G3 d9 I1 [# H
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
& X$ g$ K0 S% i0 e! ?! z4.2.3、输出恒流特性：
$ f% \8 h7 s; H8 i- {, I: V) D
+ h# s" n0 V" g# z
/ `! A1 A9 ?. D/ v5 r) M4.3、保护功能：
- H5 J9 I: p7 r3 K% Z" z$ `: S. G' g( }3 c4 B, T* w: V
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' U) }; V" |4 |8 ?
5 D7 A( o) d6 r2 {, \) c4.3.1、过流保护：
+ c1 \- s- J3 ]* @+ @" y7 g" m# \* O# N/ ?* T
4.3.2、短路保护：, f$ y0 I! H; L
8 ^) f) @2 Z& y/ y1 ~
4.4、动态测试：
" n7 ^/ l% B* q2 O( {% I5 t( H! W5 t% X5 k. S0 W
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。
6 d T: t/ @- W# A1 h K5 i+ p; Q, h0 ]7 N: [, o+ W# i/ X! D
% a% } K; O8 F0 ]
AC90V @ 5ms 6 j$ N# l$ _2 N) |& i
AC90V @ 10ms
9 L+ u/ i3 i' m. U) d: y2 G- g
AC264V @ 5ms 8 m+ f5 r% R D
AC264V @ 10ms # T5 `3 h0 X! s; L
4.5、系统延时时间测试：% G* x8 O2 K2 G! j8 ~* w3 g
+ s$ [; {8 C& _% J4 k注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。
5 G( F: @3 ^! S: Z* L7 |8 n" d( C0 V* D* X( S9 g
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
7 e9 k1 ` @$ y) G1 o3 q. b
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
" e `3 b- Z" {, ]
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
! J! O" e5 o. B" j
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
9 V7 R! q7 ^+ |$ }
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load
/ c8 \4 P) z* I! t
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load 5 p E$ s4 ?. I! N( M+ S
4.6、其它重要波形测试：
8 ]0 Q5 [3 c' Q& ?$ J6 T
( T5 T% I2 n! z注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
8 @4 c) e( p$ v8 Y1 R9 X
( Z. z! J7 u$ W1 A8 x( ?4 H z
AC90/60Hz，100% Load 2 |: q) }, `' ?* e0 ^, R
AC115/60Hz，100% load
+ V; [! T! y: ]$ Q3 B
AC230/50Hz，100% Load * j6 r+ U9 H/ `
AC264/50Hz，100% load & F* [6 I! ]5 ]' U( ~0 C$ P7 {
AC264/50Hz，Output Short * `4 S; C- T! Q; H4 r4 l3 R
AC264/50Hz 输出肖特基电压
* x* l7 E* K' |9 ~$ G6 k4.7、系统温升测试
1 A k1 B& h$ n6 X" a& m2 g1 C9 m
5 h: E/ `, Q' W* P c: Q4 ?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。
- [$ A8 `3 ~7 g# x; H) e1 H) x# q; }
测试样机及配套外壳
+ R ?4 s- _5 O H温升测试：(℃)4 Q. D8 b: q% a$ B& p6 V9 [* K* C6 q
* T' S. m4 O h2 f1 s
/ s H: j9 b. T$ P: A& E5、EMI 评估测试5 l( W4 l+ z+ `: X1 K) J( c% a
# G. X( k+ h. s. h4 i* o测试条件：: L6 Q" n9 h9 P0 W( R2 O$ z
+ g0 v% u) w8 _# @, R7 K+ S输入：AC230V/50Hz；1 @3 r- J h/ Z( s. W8 ]
输出负载：12Ω/50W；) }6 o! G j+ v: C4 Z
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
: i1 X- X: b( E; e: M
3 Q/ U1 |% o1 z5 \
AC230V/50Hz 传导L 相 : ~3 S- ]+ [& |4 _! g& e7 Z, a$ ]
AC230V/50Hz 传导N 相 . p9 A: O2 I T0 w- v
AC230V/50Hz 辐射测试 b8 k: 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