本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑 % `+ Y- N0 g& k1 c/ k0 N7 a. I7 S
6 n; G( i+ u2 ^7 v7 y: C
在之前的文章，我们给大家介绍了一份“硬核”的240W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR1252和CR3012。
. }% V7 ?' b' ~; W; C* R# Q. T7 z& D" R" O R, c8 p. L+ s
本文，我们将给大家带来的是一份基于本公司主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。该方案全电压输入时平均效率>86%，而且具有良好的动态负载能力。当然，还不止这些，小编给大家一一揭晓。
' G w! T4 J% D+ l8 M U) o) E
. y4 @/ v& k9 C/ _) B1、样机介绍：
D+ m \6 W% y# q3 k5 ^
/ R. D- I. ?, u) W% O8 s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CR5149TJ。
& E) F6 E0 ]* v* n- A5 I
0 G( _0 x8 ?4 M- q% d/ d" D! o
$ O: M# c8 U4 w- E) ? {: C2 P! I. cCR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图 5 i- y9 @; K5 O
CR5149TJ芯片, p* S# w9 G) P
q C7 P; m" f6 l. I: v
CR5149TJ 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制开关。CR5149TJ 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR5149TJ 提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计。CR5149TJ 提供DIP-8L的封装。! u( B4 O$ V: z- Q; d5 p* F+ }( e
/ {1 G; ?* O% P( _ K
特性" ]2 M& @, R# L$ x
8 t* Q2 v* @* J& ?$ `/ D● 较低的启动电流 (大约3μA)# x9 U& r- v) m0 f8 o
4 H) V2 C: |9 U$ m$ s● 全电压范围待机低于75mW
6 h$ N* _& I3 q
( e1 V$ m7 |" A● 满足六级能效标准' g! U- {5 s+ t3 _ K
. l" o7 a' }3 z) O- O8 t● 内置软启动减少MOSFET应力$ N3 d8 b8 e X6 Q9 c$ L
! e3 ^# K$ _4 a/ w5 I● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡3 G" G$ d- Z ] }6 L& f! g
4 `3 h6 j* _4 T' N● 内建频率抖动功能，降低EMI
2 C9 V' J0 O$ N7 t( s* t
. ~+ z; M( h0 H$ ?- P7 Q: I! h● 内置65kHz开关频率
; Z L( x8 G/ s5 f/ d
, F4 L3 y3 U D● 轻载降低工作频率
7 b* {/ P. X4 q/ P1 |+ [
4 P$ f. A! B) o: d' B5 T: [% @● VDD宽工作范围
4 T- l; [- |7 J' d
) w( G+ _- Z" ]) i* y● VDD过压保护功能3 @. O3 N( y* k$ [. t" V" @
7 Y/ u2 _. ~3 H● 内置前沿消隐电路0 n8 ?3 O' y' T7 X
G; F7 R9 i6 e* J9 {) E9 _
● 逐周期过流保护6 s4 C# O# z7 n$ \% a
3 A7 ?( r& t8 n2 ]
● 内置过温保护1 J4 g% U* ^0 T: z# W
. u1 b7 Z# e5 Q' G# L● 过载保护8 r/ c5 w0 d k1 k* a1 I
6 k& a/ R# o* h9 [
● DIP-8L绿色封装6 [, O) d, n/ H8 N; r5 x" z5 F' @
& b4 |4 E7 n$ J# l- w+ S基本应用
; `+ @4 V. N2 Z1 z2 g2 M$ w
# F6 `$ V# j! N4 a P+ V● 电源适配器
, r0 `5 r' o% |5 a' `( K) V C& t! g- x6 f* F; H
● 机顶盒电源5 G. q; Q9 C- z( |) ~: C7 E
$ r6 j5 b( P7 V d
● 充电器
) I% B4 [5 o0 H0 c; i& x
3 Q7 \4 \( \; v; Z4 O● 存储设备电源
/ I7 e, j2 ]% E a6 f
( l- w, N7 O: @典型应用
& a+ C: U" Z$ T- m$ {# @8 e* J I+ s6 `6 ~# x% z
8 A. m- W9 e9 ?4 _* r管脚排列1 y4 X5 m) r. Q1 i. S7 R
管脚描述- x" B5 |2 t' U3 c' R
$ y+ M9 r, N0 Y
; |0 E4 a4 c' R: \
# s2 f+ w2 E( G1 Z! 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70mW；全电压输入时平均效率>86%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的 “COC_V5_T2” 能效标准。
- g+ f6 }2 K) J' _# O. f5 x% t* J$ q# F1 ^* Q
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。/ E I; N% t0 A& s
9 H) d* p$ [ O0 ^" L$ Q# G
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。
* @% p5 e/ {* T; ]2 E6 i$ R" ~7 v! ~- R% i
2、样机特性：( v# T4 k$ K$ D' l% d9 c
. s* J" h7 U5 Y$ E: |( ?# t) R/ 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。2 U+ `3 ?3 R9 W$ a7 m
7 [! j' M0 O" |
2.1、输入特性：3 r/ v# H8 X# C$ G! z9 l
) P0 Y* L% O5 g/ A0 M x
2.2、输出特性(PCB END)：" ?2 \9 \: z$ i# x% \6 W- {( [* \
. |# T8 q3 R0 ^5 c+ Z& i7 _+ l5 }% C, R6 f
2.3、整机参数：
/ O7 ]% V: t$ G8 v6 B u; d7 _' a# W& l4 @( e3 i t8 J- Z; V
$ T9 P% `& E- T
2.4、保护功能测试：
0 o5 b5 p0 [# [7 [( z5 x( m7 O; R% o! N& u
7 V: N4 B- v" M; Q% |7 t; c4 G8 \, o2.5、工作环境：' ]. d7 N& ?: Z* \2 A2 N( _0 c
2 a+ ~% ?5 K b: T2.6、测试仪器：
( ]7 D) }. z" g9 p5 u% i, {& w
" A* Y; o, R! M4 v* x
, C! G- [: q# E% W3、样机结构信息：# ?2 I$ \0 c# ], m: t
. m2 }6 W/ N' ?6 ~ R+ N( z: Y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。
& R% _& r1 {! B1 y/ Q3 F( K2 x7 }# p2 X
3.1、电路原理图及 BOM： p! Q& P/ e: s! |
) p. D% L" k3 c6 ]$ J; M) Z3.1.1 原理图：4 r2 W. _4 U4 b2 \% S# D# ~+ G
$ T% H/ b7 G- _8 i5 W) y5 b1 i: _
3.1.2、元器件清单：) d% I4 m6 W# q9 b
$ N) J9 \' G. q/ m: X
) [2 M g9 I8 K. ~* p5 R- `$ F3.1.3、PCB 布局&布线：
* u) v/ A! U1 A: \* W. i, _0 Z( \9 ~' r" F/ a% c
PCB 顶层布局 2 P& e; L* q7 p2 y
PCB 底层布局
% w: r) V% M8 v; ?( Q5 uPCB 底层布线
+ |( Q% Y3 P! G& ~3.2、变压器绕制工艺：
/ m+ \- r5 `/ |+ l. x0 x) w1 x, Y5 J9 K- v: ?5 p" x
3.2.1、电路示意图：' d+ C% ?9 i( ~ \, P
4 R; G% f0 o0 D
; _5 t2 k2 S3 Z9 W
3.2.2、规格参数：
. k" y6 \6 |" J$ S9 A/ D+ D, u
2 i- X! `1 J9 e; ]1 B% i1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
! `! {+ ~) s- `2 d6 N8 c1 a8 k7 K0 T0 q5 q: s: L+ A
2）材质：TDK PC40 或同等材质； . u8 `( O: r* r/ E
4 P+ m. D3 @5 _, _5 j* x7 h# A
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； 9 b1 g/ v) n4 F$ w
4 U6 B/ N/ g6 T+ C3 V; z4 z' }6 J
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
! e' }. w: B# [) _
. {% Z! I) m" ~: u5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； : C: ^. I& a+ s) J7 {
# |4 `; {- a6 h. O3 R6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
& @7 m( T2 \' ^8 ~! X; o1 p+ t1 S4 z( }( r# ?. b
7）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）)；: h- f* Z- F# M. |* d
' ]9 E0 a! w1 w# ^8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
/ L# h0 A" `, I( [5 g1 r9 _) m- u, A( {0 X; J( H
9）成品要求:浸凡立水；
# w7 n9 r( ?/ j* C' {+ ?9 l5 p) y* z P- V- }3 Q2 L7 _
3.2.3、变压器参数:# E6 X" h& Q# G# M. ~( H
) i) |' b, b% w) k) L: X, T4 K0 G* c* n
3.2.4、变压器结构图：- J, o# w% ?9 `7 w1 ]2 R
1 y" }: I' J: }8 z" i
4、性能测评：; ], n" j, G* `
: b! a3 Q$ L. Z% C6 M! {8 x
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。
: M4 I# z8 K8 Y6 r s& c6 c- [& v/ V0 e5 t) x( T7 v8 Y# x+ j
4.1、输入特性：" h" h& Z6 Y% J8 I4 O# ]
8 |& I0 y: C, Q5 ~: D$ z! y% S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。
1 T/ M9 C& q* U/ V6 t% z
9 Q0 Z0 G* ^) a. m, G0 O6 E表 1 待机功耗/ v5 O p3 x+ R7 Y
3 C1 U# T3 S) y9 M. V3 z% D- F! @4 z& M+ S3 M
表 2 输出 100%负载下的输入特性$ j- e, U3 F* m$ O" Y+ o
+ Y' ]8 a z! A: |$ _8 ]2 j8 o/ u) I& l: W6 M1 y0 g
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
3 p X. `; ^ K
( N! L+ T: e S' A1 p- P
: r( \, W }- r! L+ n表 4 效率测试（PCB END）
1 y1 e0 D& Q4 j- O. N# C8 T; p* s! l4 E- b. v; n! o/ Z
! F8 Z& A" ?; R$ l5 i1 L+ w$ ^& J表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）) _2 l5 A/ b& s: p* f
/ y, @7 u9 w1 Y: Q" L, F, g
& \; \8 v/ @# M' }$ |4.2、输出特性：
+ ^* d' N0 C8 }# U& i
/ {. _ A$ T& [2 m% ~# {' v# C! R4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）6 e- p1 v6 s4 l0 }( R# d% I
4 y9 v* t7 ~, F2 D9 O, x+ E
! \% j6 `7 A; d1 Z; ^0 \ f4.2.2、输出电压纹波：1 ?' }/ t6 N. F1 n& l
( c5 r; ?1 K e+ t8 i& Y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。1 f* G! H( \; I5 t2 M4 h; A4 Q% B
# R9 K2 ]9 Q9 S6 s+ t: N; C o% P( C) yR&N @ AC90V/60Hz,No Load
! @8 ?: k& J/ |( ^: A4 GR&N @ AC90V/60Hz,100% Load & w+ h4 \/ g. a0 i2 Z
R&N @ AC264V/60Hz,No Load $ e! [' S; g5 n1 p7 B2 Y' d
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load / k" i: [5 ^2 J
4.3、保护功能：( y1 A' q4 x- }: x# j
' Z5 @; D8 e4 V以下涉及过流保护、短路保护的测试。 , L, g8 F# K# n& T2 M9 Y) O5 b
% \# T8 y- F/ t) M$ x4.3.1、过流保护：
2 n9 y. L! L8 l- R$ r9 L4 ~" R1 s7 w4 H `5 s8 x* J
% {3 i0 c- R5 c: U
4.3.2、短路保护：
! U5 a$ u8 |: P
+ I$ h0 a: h U3 N" ?功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
: h9 m3 i r7 A6 ^# N' u- s
8 q) Z4 W2 Z D* h( Q% S/ H! T' p H) `% k3 b
! X z8 L& A2 R6 y" m; R1 ]
4.4、系统温升测试, N |# m+ }( h/ [
4 I2 `, @$ D3 j9 D. S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。5 i6 h6 t- _$ z6 b8 ?' _+ j" d
( I# p2 B. B4 Y# e+ H
测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)+ W( F% k, m! \! u
4 W% t" T0 [, P; N0 ?1 [/ |2 J% W* d( G8 P/ h& s
4.5、动态测试：1 I0 T- ~2 N- V1 z& H9 |$ M D
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)& ~5 ~8 W- |9 C+ p
* z! H7 w2 y* E" `' g
! E; C+ `: j2 F3 c- H" t% N/ n" LAC90V 5ms ( h! k& C2 _5 C
AC90V 10ms , G: T: ^ k& a6 z
AC264V 5ms
3 D7 l$ z# O6 ?0 _( d. EAC264V 10ms : H3 R2 X2 [$ j6 c
4.6、系统延时时间测试：
- b/ I0 {0 V3 ]' N# ^6 P
+ _. s: J5 g" M+ ]
0 `3 N9 |! N; ~( X7 r: DTON_DELAY @ AC90V，100% Load
; g* _. P' P# F% }TON_DELAY @ AC240V，100% Load . \& x( s g/ w
THOLD_UP @ AC90V，100% Load 5 V% i+ U# S9 u! H5 g( R
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
2 E: M) Y. j5 q4 v! \7 @4.7、其它重要波形测试：+ ~8 G1 E5 ]+ y2 ~% ~
# K( W4 j- [5 T; ]6 ^2 ~DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：* f# ^, e2 _/ e3 B
1 F9 M8 H6 U) z. C5 A( \; n% A: R; r6 R
AC90/60Hz，100% load , V/ K r) p0 p4 M7 e
AC115/60Hz，100% load
9 A1 ]/ }0 q1 H* q7 EAC230/50Hz，100% Load 6 B# Q& ?9 P9 _" J8 F8 E4 y T5 U
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试 2 b7 ?/ n- o% x8 q3 n2 k3 U
( i* f" C2 r5 Z8 B+ z5 j2 I7 R' T- OAC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
3 N2 D$ B7 n/ l7 I) D8 n4 h% gAC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
" M) q1 m N! S4 z5、EMI 评估测试
; _1 e ^# v; V, H" A5 v% P G2 N6 S. N% Z5 H% Y
测试条件：! W. f$ {' P4 a; z# K, h4 @
% b3 L/ I: P6 g1 N
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
+ D1 O. I4 v) q4 C* H* D
0 k& L2 ~( S- @& ?; v6 T输出负载用大功率电阻；
+ ~7 u; J @3 J; b# P' q! j) b6 D+ k5 H
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
! w1 N5 p& j: L1 m- A# F5 ?7 o* G$ y: \4 N9 W
AC120V/60Hz 传导 L 相 0 y" U3 Q5 t( r5 `8 v6 N1 K. q
AC120V/60Hz 传导 N 相 + I6 b3 H7 {6 T: Z. z. a
AC230V/50Hz 传导 L 相 ' N% l; Q' e# f. f4 c% p7 l8 R
AC230V/50Hz 传导 N 相 , |/ N( G, O" W! P: M
AC115V/60Hz 辐射测试 ' y0 y, T5 A8 L# ~+ X3 G
AC230V/50Hz 辐射测试
1 l- ~: A' y" F g |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-8-11 10:54:55
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡