本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
" f! Y0 a4 ~% c" u% L
! r+ S& C$ v* v3 r: ^3 T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。. b5 c) y, k% j' m, d* m
& C7 F0 o3 q! _3 `5 \% B: _$ Y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。
; x: d! B2 {! }- Q+ Z" C6 a( O8 F
1、样机介绍：
5 z- |" v* @! n* @- k% I6 u$ f8 k' L) a, }* ]/ G1 f- O
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。
7 K; M. e. J$ K
3 ~& v' K0 z7 k# f7 v% `3 s' n: D9 M0 T& b/ o: M
: v% s; J1 j' I- V
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
. `. K2 A3 V) R; {& @5 K8 C- d! xCR5149TJ芯片1 J5 R: {# x% a" e: t A# t
1 q( y4 H; D; L' BCR5149TJ 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。
, k" i [( s% d" D2 w5 O8 Z! e7 x% |" ^
特性9 |- e1 v4 z2 a+ y
/ r3 Y, n3 j! O1 P. _● 较低的启动电流 (大约3μA)& K; v# h8 J; y% k! L( B+ r8 W# j3 J
" B" z' \" j# |" I
● 全电压范围待机低于75mW( J! h$ @. h5 f- o I" G& }. d# O
r( \$ W! K) v5 a8 X. Z: l% [● 满足六级能效标准, E# Q# `) r! W$ M1 N8 k ^+ Q
2 I* A5 h3 T- B# P1 h: K& F● 内置软启动减少MOSFET应力; t+ e! Q5 s# e4 t$ k9 E
7 O. v3 E" P' }7 [# U) f& u
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡4 J( N5 Z& R ]9 T) M% Q; ~
% w/ W" F2 _& s9 J: f; n● 内建频率抖动功能，降低EMI
i1 B; b( n" P" v7 s3 k) D( c- }" V- h0 l5 X$ G# d4 N# z
● 内置65kHz开关频率
M$ i4 u. R+ }# Y) V
1 [, N2 o: _1 y- E+ l9 O● 轻载降低工作频率: h2 j( l& i0 r0 _6 q, [
/ e Y+ F# e8 _% @8 B4 |8 M+ O7 b● VDD宽工作范围
, F3 B/ Q2 Q5 J8 k: I
8 R% A8 t0 y+ D' L" B● VDD过压保护功能$ ? r0 _# A- I! ~0 y$ X
; l# C4 E* Q. w S/ Z/ e9 n
● 内置前沿消隐电路* ~7 q- I! l; s0 Q+ t
* j5 D6 n. _$ @, ]" F● 逐周期过流保护
2 G2 t' j2 P% X2 T7 o; E3 [# ]6 m' [1 r8 F* K' n: W
● 内置过温保护5 A7 W- a# C/ k+ n
$ I, x) |8 R1 h t' b● 过载保护& o4 O% X7 `+ M7 Y. y1 X0 _
$ n, @: [6 t7 p% N5 w# ?- l* Q
● DIP-8L绿色封装
9 l- K5 q) {: T' ?. \2 u$ E5 ]- [# D9 G8 `: O' P
基本应用# R8 }5 ]% ?2 I8 ~3 p
- H) r2 ]$ p; Z& N2 ~8 m● 电源适配器3 e: M0 H t3 [: n1 D
+ j) u) |2 Y" L k9 I6 ~● 机顶盒电源
; r% {2 Z9 J3 {9 A8 w& S6 R$ w6 c" C& |- _5 j0 j
● 充电器+ @5 d3 \9 s9 ~4 |' R' R
+ T @$ Q6 u9 s% Q& j. @! }5 {4 S
● 存储设备电源0 j4 E. v& E5 f; A0 H% P
: P+ I: K; P( F( u* C6 X典型应用
# M4 O3 a( h1 M- Y9 L3 D: E) b7 Y! E0 ?# a6 F4 P
6 H- `1 ~; F1 N
管脚排列
M2 w$ S% |2 q% w管脚描述7 V+ x5 W1 B: o( {+ T P" t
. h9 a/ b# }9 Z/ j& H' m
- q0 ?9 j4 O4 }3 @
( ^. j7 f5 Y, K: {( A& [6 }$ N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。8 s0 {7 T- q' x8 i0 A, f, ?
) [/ [- [) W. w/ S6 M0 n" 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。
' z$ g, H4 w- X# x, w( ~4 t* E P2 s6 ?' B/ v
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。
5 F7 t. r: M8 p2 m' o
+ l2 n, N' E8 ]. B# E" ], K9 M2、样机特性：! U- }( f9 `3 x: F% H: [" R* }
( M( y8 O' k/ F) K) B) |! ?" M
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。
7 }, V( Q$ b* a6 w0 p
; k) |3 J9 Y* q1 J2 T! w2.1、输入特性：
" \7 a/ G$ x% r
2 i- y/ N0 o9 d; f& A2.2、输出特性(PCB END)：
2 ]; [ O" f; ?. |0 _3 T
" L6 j5 f o. B$ p. n J- {
8 h; \% y* o1 z1 k5 ]2.3、整机参数：
9 A0 U; u) ^+ \6 [4 c8 {! ~; |( K
2 y" W% {: t' z( W# l9 I1 R3 l1 [; G: H$ D; m% t
2.4、保护功能测试：
\% q; C9 s; `( {: h/ h. U3 B/ o
+ l) ], I* e+ i4 Z2.5、工作环境：3 d! R# B/ z6 C0 J+ [3 ?
% N( T2 m' k5 H2.6、测试仪器：
5 \$ C1 D. n# l& `6 W3 Q" U% ~1 r5 S" C" h/ `9 H$ f5 ]1 R
2 J' }6 p" h0 B8 a+ B* o% D; y
3、样机结构信息：
6 h' E0 m$ N! U: @+ s
4 O7 _* x* H4 x i* c9 A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。8 i/ j* a: K3 S- u b5 ?/ ~
/ w" z% h% |8 [: T! Z
3.1、电路原理图及 BOM：
$ N7 o# E0 n+ j4 r+ Q% L' G
/ U1 f) X: I2 C5 h% N \& \3.1.1 原理图：
3 `, P1 W0 ]7 \* T# L4 V
$ L5 y, x* `0 E7 M. F8 ?, U r* r% O; h2 |; L4 f
3.1.2、元器件清单：
( g: k: `/ m4 j6 V& N' o& h8 ]& ^: N' x$ O% P1 l; H/ n Z
* l5 [) m6 X' Z. d m. o
3.1.3、PCB 布局&布线：
9 M* Y# ]/ ^9 k- G, v7 W
4 F8 m! b$ F- z+ dPCB 顶层布局 ; l# G& ?. v9 I$ e
PCB 底层布局 & _+ a7 p; s: W
PCB 底层布线
3 ^: ~' ^. k5 j/ F- B3.2、变压器绕制工艺：
, F0 L; O" a# p% a" j
0 }: S+ h I, S3.2.1、电路示意图：
, b, H; ]2 x* F" I N0 w. S8 _$ W# v: ~
F Z4 x( v$ I* E5 s8 P/ Z0 k5 _
3.2.2、规格参数：; ?7 E) o1 c6 k {/ w; s
* g# z: r$ ]6 K) N, j/ c* T
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
6 f6 I6 T9 }8 k; ?4 K7 D$ v( E
- s1 }$ g y( A3 f" `- O- y2）材质：TDK PC40 或同等材质； & z" J+ ~% m' k3 A! y5 z
* @. n. k) z' H6 b( F) @0 E3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； 7 u; o D% ~& h- I$ S2 N
$ j% s# z- p1 y% L: H
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
8 [8 r- X- y4 d* J( S6 l) Q. [, {1 r# c4 V; c' C* b' Z
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
' y- l/ b$ ^5 ]* ~6 f
' s9 q2 _1 q4 ^' o2 Z7 b8 B6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
* t3 E `' h2 q3 q
. B: B2 b& h$ i! r) f7）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）)；
# ]- b$ e" V: z- V/ L; R9 g4 Z, X. H& n8 p" k- ?
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min； 9 z5 r: z! U- H/ o* L" ~; A N
; k2 j; @+ H& c" u1 f9）成品要求:浸凡立水；* L' |; C D2 [
* L0 S/ q" k# y9 n, d5 @! s Y2 Z
3.2.3、变压器参数:
( h. u) Q& t: ?; \. W; h. g8 ^6 t' F1 F I, i, [1 A
# |. \ Q [! |' h3.2.4、变压器结构图：
6 g% z5 l4 O% m' l! M: _% y! a1 l6 K& [' E
4、性能测评：
* ?" S7 G) [1 t0 S% V) v" a2 X" p! B: i$ L
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。1 H, U `5 z& t1 r
. ]6 T: w& N! J* }) Q2 L4.1、输入特性：
0 Z( h/ ~4 _2 O" J. `
. c) O w! W( w3 l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。 , N) F1 L- v2 M( m
+ Z2 j: K( _$ p5 \( f4 y表 1 待机功耗
0 e& E! ]/ h8 p# Z* h5 S" J* j) e; H$ L! o5 P6 o1 L
& i& p. k4 j8 C5 c9 O! ^% M
表 2 输出 100%负载下的输入特性! p2 h' t0 ~4 }0 _
. R6 o# ^ c$ Q( Q) L6 M# J$ q
# ^0 o) @/ P5 U5 s; I) O
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
# V* S1 ?" c" C# a4 l' h8 q% [( ]
7 _3 V8 j/ e6 |+ S% x表 4 效率测试（PCB END）5 H) _8 y7 S9 ~$ l
3 \) k) @7 B1 I; L5 A4 X3 Q# h
; n' ]& O# O% _. L5 j+ I, s" w表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
# A% g* a) ]" j, v' @* \1 ?* x* ^3 O
6 h( l2 Y$ q2 B& z" x
4.2、输出特性：
, N- ?. |. J5 \ j' J, r/ G: C: d6 f5 d
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）. u) R" y' z0 T2 e6 V: B
' d3 t& w; u# ^: v: k4 I
6 z( M1 A; E. d( i m) T$ N4.2.2、输出电压纹波：9 {% b7 L3 h/ O3 ]5 C( a+ D$ J, N5 s! V
9 w3 T3 {2 c: A5 S& s4 i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。
3 G0 a0 x4 J6 p7 i/ ~ S, f
$ f8 N2 F0 ]9 P7 F4 A: [% ZR&N @ AC90V/60Hz,No Load - k1 Y0 k$ T1 G7 X* b% _/ N* c
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
/ K: L7 M! J* l" Q. w% |- w8 }R&N @ AC264V/60Hz,No Load : `5 j, M0 b6 u5 ^
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load - R& ~: F# d8 G8 _; f3 j
4.3、保护功能：
) @5 s+ U+ R- o3 t) C
6 f) L2 M: U5 Y# n以下涉及过流保护、短路保护的测试。 7 a2 ?- D5 F! |4 m8 s8 T
0 z: e3 u& C e |& B
4.3.1、过流保护：& q+ S5 `5 ? W6 R
% m, M& F% ?9 m K& X. x0 Y
2 Q0 E5 r d6 b2 n: e* Z4.3.2、短路保护：
( Y. T3 h/ f5 B" h* l( `/ z: K6 j1 N
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。, y/ ~" k! ?+ G5 U E1 f! v
m% j$ i2 u5 {: p/ f4 \
% D; H: H. a: @0 J) `9 K" e3 c+ c
$ \9 f) \# j u) m4.4、系统温升测试( r% p$ x3 E+ M: q8 `
1 |+ u! C( l$ M4 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。
6 p- b8 Q, n6 Y% M7 V' A8 @- }5 ^; a4 Y7 Q
测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)! I+ l* e+ m* S- D, s# b& j$ C$ f I
. x& A% I4 K, W" M" u( R* c: I
) P$ O4 k8 N% @8 x
4.5、动态测试：3 J4 y) R2 m; `$ D8 p
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)0 G/ Z! _/ X4 j& g$ c b
/ w- v7 p* k+ o* h
! K0 Z) O6 {: u7 f* v6 y6 XAC90V 5ms
/ P7 c4 `" }& d9 D/ LAC90V 10ms % _9 u& f( P+ j
AC264V 5ms " Q& z D: K( ?$ U7 X) ^$ \
AC264V 10ms / l) v7 k1 R! G6 {& n( A7 Y
4.6、系统延时时间测试：" i) x' t% b. @. o2 A/ M
8 F) P8 U+ l& L- K
- p5 y+ K/ B+ b9 X9 b& cTON_DELAY @ AC90V，100% Load
* }( g+ o" P% h6 M" LTON_DELAY @ AC240V，100% Load - P, ~- j3 a' G' t
THOLD_UP @ AC90V，100% Load 3 l; K' K+ T$ O6 a. ]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load x8 J3 {7 f' H2 O$ N
4.7、其它重要波形测试：+ a2 g8 Z4 ^$ n& M
( C8 S/ R6 i( ]( Y$ EDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
4 i# U, d6 ~8 `/ C+ A: r
3 N) w' d; w( Z- X; IAC90/60Hz，100% load * D# e4 ] U9 N/ K+ ?
AC115/60Hz，100% load
( q1 N" K3 ]/ g1 m+ c- `0 |7 Q1 DAC230/50Hz，100% Load ! l9 \: C: ^ R
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试
' s# _0 k& R$ h5 F5 U! q5 O7 `7 ^ y- Z' g: W* _
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
& ^' U* ^- X- ?6 B+ k4 u4 fAC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 : P# r& B! q E/ {# T, S
5、EMI 评估测试# W! }! {, {2 k# i/ q1 @
/ O7 j7 V7 ?8 _
测试条件：
. }0 [+ v9 S B/ t7 A" C W* J1 c3 `* P5 e; y: F m! z3 I" H2 v
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；$ F/ V; b# E* q3 c6 E7 m# |
5 S1 B( k+ S, O, {# o* k输出负载用大功率电阻；
+ }8 K- ?, p0 ^5 }& F( |# i3 E/ _/ B
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）. u8 P* [+ x: r
2 e+ l' K% Y7 j
AC120V/60Hz 传导 L 相 : Z. P( ]3 F& j
AC120V/60Hz 传导 N 相
+ s" v: J# }" DAC230V/50Hz 传导 L 相 . L& V: D+ |# e- ^. F
AC230V/50Hz 传导 N 相 " X1 k ^: k5 c) {' C
AC115V/60Hz 辐射测试 , F. K" g; \5 f5 C4 X/ f
AC230V/50Hz 辐射测试
& }: T9 f: G4 x1 p8 x/ y |
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