本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
, e% y( S" V5 x) `' k
2 H6 \7 @7 W; @, r: i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。
) O5 z9 P, {2 R9 B3 @: d* M& D! K/ o* \7 {. ]+ _
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。
4 h( B3 a, f, p2 O" ]. s6 z! R z/ d8 V: ?+ C
1、样机介绍：
7 E- q' m5 ]8 a
9 f9 K+ z3 @. ]2 l7 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。. c! ~/ |* x4 K
/ C* \, R2 j6 s; `8 v% f
( r9 g& F' @: ]' |* s1 U6 T' }
8 u" |( j9 V/ V8 F$ }5 ^6 y+ B
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
$ R$ D' y! V% S$ OCR5149TJ芯片
. A; ]4 \1 t% E& H9 ]3 N
- |( u& t* E# A5 ]/ Z, iCR5149TJ 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。
6 p$ k& t' R8 f" N" E5 j: F
) z5 M6 K. C% z6 |特性
/ J, }: B$ r# _1 B; K7 O3 A y# ]" q5 P+ d: d* ?& B
● 较低的启动电流 (大约3μA)
5 s' J" B% x0 o. G x1 N+ z
: J/ t/ b/ X# h* Q● 全电压范围待机低于75mW7 I0 X4 j1 F8 }+ w& c
( V" V* ?* @" ?* {% k, P) b5 s● 满足六级能效标准- h2 s( ^! q# O. E0 N
6 u- R& J: r- N- Z; w
● 内置软启动减少MOSFET应力
+ o0 ?9 U3 v$ C+ I& c
" u- C. r4 B" B* F8 F, g● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡% p' A6 V( a4 i, |: V" Y
- F, g; c8 z& c) w- I
● 内建频率抖动功能，降低EMI6 m* [8 D% Y2 e( P% @
/ `4 n$ x F: A0 p) W/ j● 内置65kHz开关频率
( N8 z! W& U, S0 a G% ~: W
9 K6 Q" b* T5 f& j● 轻载降低工作频率
3 a* D9 T Y, k& ^1 C! ]* s7 s. H5 Q% z& O7 N8 V) e/ B
● VDD宽工作范围, U! U, Y' F1 y0 B$ z* t4 O3 s0 D
1 Y% @( |0 B) E3 M% ?5 O
● VDD过压保护功能
e5 C2 ~9 U1 h k& _# w) w0 h& h& c
8 {+ v* X7 p* R) f● 内置前沿消隐电路
. }# w9 I- {! g k4 T2 R7 r( z' Z
) y2 A5 s4 i- x1 j! O● 逐周期过流保护' [; \2 Y8 |+ i# N _
! C7 C3 w0 @ L! O$ c+ n
● 内置过温保护
' f. H6 @; I1 i0 R
0 U: s( n# E2 F7 U5 L! K( O+ S● 过载保护+ U* {6 J- M U/ I( Q* l
& r: U5 ^7 T, Y5 y4 ~( n
● DIP-8L绿色封装
. B# N5 w6 x3 \) q0 V- b& ?3 ]9 V1 g& l4 c3 ]; E
基本应用5 R0 R" M/ {. K. n; k" u
7 y4 }9 G# N! p6 c. V
● 电源适配器9 \1 L, Z& J( c# G6 V1 d
' [% h; x! f0 i& {
● 机顶盒电源
: M! g0 Y/ ^$ m2 \% X/ l' V& Q& ~( v; r
● 充电器
3 R# ?! Y7 S, `0 ?- _) O
" a7 x) J6 W6 s8 q3 E● 存储设备电源
! _; S+ G; E, l7 F) R, L% L1 Z8 c
典型应用
. \# o( J; }. _( K7 D% [* I1 k, Z" R/ J9 L" L
+ L, O# m/ z- S9 a L. n7 {0 t, j0 H
管脚排列 V. F. V+ ^+ F/ M
管脚描述
: P! m0 m1 x. s" y" y* b6 Q9 A) |$ r6 }/ R+ f0 ~
# H3 u. [& X' F; A
- q( R s6 H* r3 J4 A2 Y8 _1 _ P
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。
|+ x) u% s% |8 s
. x- ^0 |% |% h+ A. y! r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。0 [3 f7 W- ]6 u( Z W7 B$ J
5 b& O2 W0 D' G: e7 i0 {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。; }% z0 d s* \4 }+ n
5 l2 {* [5 z( B8 W& q% O
2、样机特性：
3 E+ F# D% c7 B1 \+ h& E0 R; i+ W5 f2 b" ?1 U
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。
C4 O4 x# i, \7 l$ p8 x
8 T+ P3 k' \9 g; }$ @: k; V2 D2.1、输入特性：) c$ r/ y. u* m* m8 \! }
8 Q1 Z+ Z- N5 i- G: e2.2、输出特性(PCB END)：( u5 `% X& p, D* S% f
9 U' |' ^( x" Y4 S- J0 H/ z' C3 ]" T6 {# t Y) p
2.3、整机参数：
. [5 Z6 Z1 i8 r4 X+ ^1 j' ?" b7 p- [
y- f5 b9 U9 ]
5 m' v2 u6 l% t: Z1 G1 W' x) ^3 {2.4、保护功能测试：; d) A: W" J) c3 `7 r
- ^6 N/ _6 s) k3 s/ q8 T
& B f& E% E/ }2.5、工作环境：) r2 K8 l3 N L, R4 u
/ a& o! g* [; w8 E+ I; Y: C2.6、测试仪器：% w3 Z t4 t0 o/ ?7 g
; ?( y$ c% }9 K+ ]: ^
3 q6 e6 X4 i( s8 `3、样机结构信息：
0 |0 i4 A( D# ^3 }4 J0 \! R4 m; T! {* e6 ~! U( j5 j J
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。9 M1 f& d0 v0 m# m) a$ v
, s7 M( ^7 Y5 P0 C
3.1、电路原理图及 BOM：& C S# `; M3 [# i! T
9 H5 }( x3 K! @' N/ B5 e' S3.1.1 原理图：: f- b( u5 p; I; ?4 u. Q( K A8 P
5 s: a0 e; _ P5 \( n) i! ?
; g' q: R# m) Z* j3.1.2、元器件清单：8 C3 g( W) D$ I' G+ H! D8 c& }
9 b: w3 y; _( x
. T D, t% x1 E; U
3.1.3、PCB 布局&布线：
2 }% G, k B* ~7 a/ Y
3 N6 z4 O( Z" w: c7 D8 ?5 zPCB 顶层布局
3 G3 c+ v8 O; B: `PCB 底层布局 T5 ^- \2 K, z: h
PCB 底层布线
/ H& P( R' O W' `& [) _7 z; Y3.2、变压器绕制工艺：
* F, P* u& U8 a' X8 ~) h9 ~4 x' L6 ^, K8 a7 @
3.2.1、电路示意图：
6 I$ ]1 c" x' {! R9 H* f% S' p. b5 ]1 }
, R: r$ \' }5 w' l! i; l3.2.2、规格参数：+ {- W9 n7 J: c, q- z) d4 O
. f' ? Q; `. l2 z( g" n! n g1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； 4 G @/ J1 g& l" U2 ^9 X! u- T, J, G
$ i u1 o! H- r, [' Z
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 C) l$ K' P6 b3 o( x% r( U$ e: x. }3 f* Q% ]: a3 ^% s3 | \9 K
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
: G; C& E+ J! G+ _! a, x7 e: l
" U. h% w, A |4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地" B$ X: k0 c: f5 L+ E1 T( w- s
* y; a- ?6 R f
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
* {! i, x3 @1 ~' x1 y5 G8 p: T: R
5 Q( d0 a. u+ A2 p6 _) Z* }$ G6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； 4 y: m: l) F* ^( T" d) q. C9 j& a
+ L" |; \& ~3 q$ b6 B( w: P' A+ b& h2 y
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）)；- l9 H5 X7 [1 T& l- J* e9 d0 c
( N; M* d( g6 S$ z
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min； # }7 \" _. R8 f8 @
3 ?* R3 W6 N* x! l1 V/ p4 F$ u7 n9）成品要求:浸凡立水；
& k, }) Z3 d/ U j- H0 U$ E l! S7 V
& K: B) P3 K0 D/ A4 b, f1 q+ M3.2.3、变压器参数:$ p( l2 k* o. x5 R0 L) ~# j& o2 O
- Q# s7 N9 m# K9 {3 O5 X h
' G- P! z5 c6 ~, f8 T
3.2.4、变压器结构图：
: l9 P8 H; e0 k' F" ?5 \: [
8 r2 ` B& ]2 K6 v' C' S& y4、性能测评：
; f. t5 B. x5 t- H C/ E. a+ }
! M6 m# G( b- j% y( H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。6 b% h& x+ e- k2 m; H
& F6 A: ~9 V0 r& H% i1 `- k4.1、输入特性：9 h/ ~/ c, K" E
* n x U! k4 a. @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。 , d- Q+ \6 ^. C
! G' |3 F( M0 D! z
表 1 待机功耗
8 z2 y5 p+ E" v4 S' F) s! m) ^4 \
0 M4 x- a: P8 l- X7 b# |$ z! ?% u# k3 ]' v! H+ d) L3 ^
表 2 输出 100%负载下的输入特性
0 [( S3 V( \: ^/ |3 |+ _! Q. m3 r- q1 g* o
5 u5 a5 W& c/ J/ t表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
$ _: a: r. x& |/ s, v8 I: r4 c' a# `; J3 B1 Z5 h+ K0 w0 J+ H# ~( a
$ ^( T/ w, [" @5 y
表 4 效率测试（PCB END）
" Q3 T! t4 @6 x& l& |0 J# @. y! O5 W0 X1 ?7 ^) R
6 R; A( e7 V1 |0 R' {7 m
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）' r9 i# v9 c* G- K4 A' n
6 ^! _" m0 x9 Y; D9 a$ P
- o3 |" e( |7 o% G% V% I' B8 X4.2、输出特性：: [6 V- e8 y0 y' Z7 L0 A- ~
0 S% W) ^6 b( U" q$ z4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）6 O+ ~9 X! j0 _+ U( T- L/ a; L. W
5 m5 q- A2 `! M' ]$ F; q& |) Q2 l! Q; q
) B& d: H: o& n( D$ v6 V- T4.2.2、输出电压纹波：: O5 }- x L* E) m- }
' ?: S0 b6 K+ Z1 A$ {. J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。, R2 L" x5 X+ R1 B$ ]. |
9 {" H% [# D, F$ I: N S7 }
R&N @ AC90V/60Hz,No Load - D/ c: z& M [! @
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
- u. n+ T7 J' I2 n+ KR&N @ AC264V/60Hz,No Load 4 B* _- c* N) a* \4 `3 t
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
! F3 q" q/ Q3 i6 m# O) e- A) o s4.3、保护功能：# I; P9 n0 \& z: _" M3 o. g' M( p9 D
5 l# S1 r+ p& w. R+ a
以下涉及过流保护、短路保护的测试。 ; N+ v) e; \ b. e! ^9 n
+ f4 I; M6 `& [& {" o4.3.1、过流保护：8 H2 q% g% F5 M0 P& X* N/ j# B
* Z7 I7 V2 d! A. N- [$ S& n' w! e J1 n! U2 s2 [
4.3.2、短路保护：, o" o/ @1 {0 e8 i0 L6 C
, T& |/ ~# s4 l# i3 t; J% g
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
8 }8 y6 p4 A4 `8 Z
6 p( R2 q8 h+ Q3 x+ B
, X5 c2 }" R# Y* J4 d! o% |8 ~ e" p1 t3 s: H+ Y
4.4、系统温升测试
3 G4 M# D+ L7 B8 t' T8 x M/ P. A# C( p8 X$ ~) Z5 Q
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。+ W+ H9 S5 x7 q Y: p6 _. M
) r1 [4 n& T0 F& A9 D+ X测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)' i+ E0 p I8 u8 U$ V! O
( l' r& i) w& x5 h
5 p, Q5 z( @* ?6 W# t. t- ~9 y. [4.5、动态测试：( B+ t# d/ M1 u+ b: A
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)
) |8 B+ V( I1 g$ n. p) v- C$ a$ J; S: v
6 V" ?7 v8 v, |
AC90V 5ms
. i8 Y7 D! M' C# q. B! _) CAC90V 10ms 5 W+ g- {) }; F% E) S' r
AC264V 5ms , U# E/ S4 x9 u$ e* D
AC264V 10ms & E9 i/ {- n& b) E
4.6、系统延时时间测试：
- v) [8 V2 ~) n
; e0 {9 c' P) p; }6 v1 _7 |$ V% j
' t& ~, c) z. | kTON_DELAY @ AC90V，100% Load % \; @& |& H" }8 W1 q
TON_DELAY @ AC240V，100% Load - Q- s1 s$ B' z2 ~
THOLD_UP @ AC90V，100% Load - Z* q; z; l/ A* j) a$ Y, R F
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 8 ^ N# e5 B3 P' x* {9 I! `
4.7、其它重要波形测试：% e$ @4 \3 X: S& H7 C3 \' M
3 s% D6 r, z+ ODRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
2 O8 T, x+ h! @6 r5 K# p5 [3 w. Y0 F# _) n; h& C# u$ |
AC90/60Hz，100% load
$ x0 b) n' t! i0 D8 r/ F* J: }AC115/60Hz，100% load
& x; D! }, ^- ^6 y- yAC230/50Hz，100% Load
7 @* N' V/ X+ Q; L$ k5 q" ^AC264/50Hz，100% load 其他波形测试
! e) o% ?+ T$ b" C: F! }( y6 f/ ~7 `% z% @
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
" ~6 ?1 \- x$ I" a8 D3 WAC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 & G/ v) d7 g& P. w+ _# x3 M. m" [
5、EMI 评估测试) J3 L& j2 p8 ]! W8 ~( |4 q$ w
: ~. a; X" N# _
测试条件：
. Z3 U% N% o, B9 D- m& e0 [' K" l/ _) a) I: z; h$ l
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；0 U& U* _& D9 G3 V; Q
/ H: h8 U5 ?$ X/ s输出负载用大功率电阻；
. {- U, d& \3 G0 x4 ~* V& H+ ^+ P- S# ^% W5 ], P$ }
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）4 c: b8 V9 t6 S" W2 X4 ]
2 |! I& e: J* z0 jAC120V/60Hz 传导 L 相 , D |& i0 k6 n- d8 X
AC120V/60Hz 传导 N 相
& m- @9 C7 C% \" h2 K" Y: K' HAC230V/50Hz 传导 L 相
! S: A7 L4 K3 s" A0 F* EAC230V/50Hz 传导 N 相 8 ~0 i7 O6 o, ^7 _, h8 j
AC115V/60Hz 辐射测试 x$ ~' V8 Y# i
AC230V/50Hz 辐射测试 P$ }4 |. u& @) n1 v8 l6 T
|
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