本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
1 P$ E* ?% S- W" o) z
& E$ V' L+ l# V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。2 e ^& G$ o* S, b9 Y3 [5 P" O- U
Q7 e" y$ n' P) p4 [
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。6 T* {/ f6 L( f' t# ^+ f/ b
! \! u7 G: m+ M, p
1、样机介绍：
" |$ q8 G% o# i$ ]2 M. Z
% `. o( {, z- F; x# n3 V% F* b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。( w9 Y4 p* J! K4 R* G! j/ y& T0 }
2 |2 G4 s+ T) y( i f& A' X* E" l! q& y T7 o. A, f
0 y+ c2 f* j" G
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
! c9 {) G8 C. ~6 V/ _CR5149TJ芯片% o: f& _7 G+ M1 Z' K* ?: m5 H6 c! M
\, i6 Y0 T3 F+ }& @% l) Q
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。
. S( D3 ~; u f2 [- Y( a) {# K8 ~" X3 u9 x
特性2 q, ?* _; u! H$ \
3 ^/ N H; @3 l0 v5 \7 D% T
● 较低的启动电流 (大约3μA)7 X, K2 v% U" ^$ g
' F: z4 E" w. S; H& D● 全电压范围待机低于75mW: ~$ H" A, N8 ^3 x4 \; X1 w
% ^+ f% F1 b4 L4 U+ T. n6 }; u● 满足六级能效标准1 L6 c. r' Q' L7 E7 z+ p& u- i- ~
; ^, }' s; _- u● 内置软启动减少MOSFET应力9 s) K+ n9 w; y1 \
$ @& Z# k, P- _9 ]
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡8 @8 r1 _8 g" ? k+ T
+ H% m6 n% J% d& R4 r" [
● 内建频率抖动功能，降低EMI
7 @) e& J+ N3 ^* `' ]. o" z( F9 u! m3 e, B+ Q1 {
● 内置65kHz开关频率
4 l4 U1 j( `* A4 G8 J" }
, G4 c8 F R+ D8 }● 轻载降低工作频率- j0 k, c a5 K3 M5 _' u
& H/ F0 y; `. N6 Z/ w● VDD宽工作范围
1 A G! V1 Z( H4 p/ p0 \" I/ l) A: x+ k1 R9 Q5 `+ G
● VDD过压保护功能% L7 c1 A! b& M0 U8 w
+ r4 X# M, k! M& O● 内置前沿消隐电路" ` D+ U6 }; g+ s% A y
x0 F% p5 O/ I+ G● 逐周期过流保护
2 g8 h9 J3 `1 b, }3 r" ~
" ~& m0 B" d. J$ |● 内置过温保护
6 d5 f+ C( t& Z7 n! u0 |. S8 n9 g) f3 J. C+ r9 G
● 过载保护2 d7 A# M$ T9 ]
: u+ Q, n) V0 j4 h5 E5 V● DIP-8L绿色封装
( X& R3 G+ j$ F6 n) ~/ N: R+ g* H! U8 G6 c1 j. ?
基本应用
0 a z1 a/ E# p; |
5 \3 F& f9 k/ ]* c5 d● 电源适配器! T0 T4 f5 V& {
$ m0 k3 {6 ], T0 @7 d1 j) `+ M. r" x
● 机顶盒电源
' D& V0 \- S9 Z) I$ I% O% {, C! G% H' X$ ]2 m8 Q" r
● 充电器0 ]( G" h6 L2 L6 I- O- ]5 P0 o
! c- _0 W3 a) j6 q) C" S● 存储设备电源0 ] |! G, Z2 d) `* ^( v
8 t ^2 E2 M$ o
典型应用0 {2 e' H: N" w: M6 j
; d8 N* R, U4 H2 t+ h
# _5 p5 U9 J& l. F! O+ n. a管脚排列& a% t; [ f( ~$ _$ J9 c4 Z( T+ E
管脚描述1 j4 r0 w7 x" O( l
2 ]3 G2 O. X7 j8 m3 ^5 I u% E+ o9 u! t+ j5 h) O& I8 A4 O. ]' b
# Y" a: Q7 i6 i& G, [8 s7 `
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。
) G9 `4 y1 h: u9 d; s; h3 c
/ e% F: w# m2 ?! `: X9 y7 W0 Q9 I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。: G( i$ @- j3 K/ v
, I* D; A! ~+ D( `: V1 Q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。1 J! L. M1 p/ F% r* i. T) W
1 a0 y+ C0 t/ o& @2、样机特性：
( X$ f y) c: J! L, }
& P' [8 T0 T! v" ?6 E. E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。3 o( {' H9 }; Y
; L, W5 I# e) v. q0 ~
2.1、输入特性：% E P/ T3 R/ Q6 `# f1 D* D
3 U' ~* o, \/ v: q& I# _9 r1 L# t
2.2、输出特性(PCB END)：' j) F2 F3 W( h/ a7 |# N1 ]
( d C6 D6 _' l, W" _5 l6 s `5 b
. i$ Q+ R8 ?1 ]+ E1 A" a: \* ^; }2.3、整机参数：5 _! c6 `1 B( s0 C: P' r
* S2 O: G* u8 S7 f4 l
! G, L* M+ x2 N' ~9 O# u! B2.4、保护功能测试：" P7 f) n3 F9 P0 ]: n
: m$ @5 C( D! z' A+ b
! o3 s" p4 ^4 H* d& _; s
2.5、工作环境：
( n( e r+ H5 d2 \$ T: W |) C8 Z8 q# r
2.6、测试仪器：
) e& n! D- ?) H6 v
" I. U5 s/ G. G, d$ f o& V! c: t+ c2 t) q1 d6 I
3、样机结构信息：
8 V1 {6 l: `, X1 b# L5 C P3 q2 t+ p3 I
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。; G9 h- C7 L. e1 k0 e( z$ S& f8 }* `
% e. t$ q, ~) M# O# C% |$ ?3.1、电路原理图及 BOM：
" W( f0 T8 u( P' r, i4 r' ?0 w* K( ]; E# M) a2 ?
3.1.1 原理图：
% o$ x) J0 a' E2 A7 H0 _! @+ t' {( b& x4 Z% Q: z0 I; n
+ U; T: G4 K$ i. P0 o4 P3 h4 N
3.1.2、元器件清单：
6 S) L* a2 ]( H5 v8 ~ ~' c) I d: s
& }' v& _# R" z; |
3.1.3、PCB 布局&布线：
; K* c4 L( T1 c) J9 V% L5 G+ M7 ?& D7 }% T X: p- O$ }
PCB 顶层布局
- Y, m7 Y3 @* ]: l QPCB 底层布局 6 J9 Y7 C" A- {) h
PCB 底层布线 " p/ }6 R# N0 b" G* k# E
3.2、变压器绕制工艺：
- f" O3 i- C6 B5 q4 F5 }* x
$ k1 E7 @+ O7 \3.2.1、电路示意图：
9 K1 \' p6 ?- ^; _, ]- B* `6 z( `- l7 T$ A/ D7 C7 n
N- A' H! n& v, k( o2 w+ T
3.2.2、规格参数：+ c6 {9 I/ n8 y% w& h. c
/ \9 d& `3 a# r5 W: ^1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
* t2 | }% z1 E9 ?5 Y$ b' r9 B+ N; z, U: a3 h! n( A4 |5 M2 s
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# ~+ Z! T# R$ T
4 D7 u' m. e$ e+ K3 {) ?' C6 B/ q3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
, C1 X+ Z) e: T" B: h5 ?2 q4 m- V+ W7 T9 d
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地4 b( `4 V2 c9 E. R/ y A+ R; T
) ?! {* f1 Y- I2 }2 o5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； ) r! P8 \- e7 b. C! {: b7 z
& Z& i& a- x7 @& @9 ]: }
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； + e/ G" P. f( }7 m! S& J6 A) v
6 y' l, L1 l% ^; C6 ^# i
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）)；7 j- R+ }3 W1 ^9 |
% w/ E# F6 I8 [' V6 F" n
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
7 }. m4 z( A4 l. O; @4 P- C" y
: G2 T& s& t) u( G9）成品要求:浸凡立水；1 W a2 F: @! x9 h9 e6 x4 `
( i; Q5 U9 S3 p# q$ ~3.2.3、变压器参数:! r: M+ F; }$ w5 k
/ `8 t3 ~# `0 u) w" f0 P/ ?: a
9 X3 A. c% z9 p3.2.4、变压器结构图：1 G* D; A( @5 o/ l( _5 s
" O( V3 ~5 ^: g1 `& v$ T2 N! C
4、性能测评：
# T0 y; m; K- r; V6 C
" y2 i( `( E( D+ T H3 t& l6 C5 ?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。
_+ ]9 f h- `1 f6 Q* f9 O" ?
, m+ {$ f* V* W* t. U+ W4.1、输入特性：! o. \; e3 D) p$ W5 Q9 V6 ?
4 ~+ v* s0 e0 o% N4 ^7 u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。
8 A( I" ^8 E" X0 |) m# K2 @ n8 b! a6 v9 e5 I" d2 Y* E& X
表 1 待机功耗# s& o4 n3 q6 J' [+ @5 A
" P1 v: s# J* J/ @6 X
( P7 b. f5 B: E3 I$ @* d5 _; r
表 2 输出 100%负载下的输入特性& M9 V: }( o4 j0 l
* _, A+ y3 E9 _2 t: j
* {7 t9 |+ V3 ^& j% P表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）5 l! v. `% F7 m4 o9 P+ A+ y- g: q5 P
/ r% [( v5 w" [( Z: I' j! Y4 z! b. o- T0 v1 ^5 N' N& c+ p
表 4 效率测试（PCB END）
# w7 h5 r7 y0 i; }+ R0 B/ A" _- U9 q7 a0 \
' m+ [, Z& D/ E$ a4 z- l6 \表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
6 x2 `6 p0 t# ^1 @4 v# b& `! ?0 Y/ n+ M j+ g
3 ~ }6 i/ l- s" O$ p; l- z
4.2、输出特性：4 m8 { G7 K: }) [
) h; s7 t9 y# ^. R1 E+ t' g4 { Y
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）+ {% ]- \$ [ P4 H& [# r5 b& Z
, o4 S7 j/ b. t# ?
1 d; A( `5 E( A0 X6 X# y" |
4.2.2、输出电压纹波：
( H9 w. B1 m. U: O; Y* M# G3 O/ J. K1 ^! ]4 l+ [
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。
8 f. @) P# c+ y( B
% [! D; O7 G) e6 i) [5 sR&N @ AC90V/60Hz,No Load
4 j7 }5 N0 l$ h* w) hR&N @ AC90V/60Hz,100% Load $ c% P: ^& n8 j t, y4 _* ]4 a
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 7 S* {$ ]( S! j: D0 p9 G: z
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ' i5 |% i2 `! P% p
4.3、保护功能：
' l+ D) S7 m- c E4 z8 j% X. u, A( f4 w; E
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
1 A n, _+ O( E
* u3 I j# c0 i. l4.3.1、过流保护：; a" H9 U& J7 m- @- Z. a
% k; A8 R, F9 R) p2 e
4 ^! N" y3 l; I* t4.3.2、短路保护：
$ U0 Z: ?% n7 W& g1 H5 F, a$ X
5 h' E0 g7 s0 c功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
7 w' H/ A+ x! R6 d; n! f
0 w8 e& h) e* D2 Y4 T/ x: L& [$ y
0 s* L; t" M! O/ h1 o0 ~- r5 S$ j
/ {: n$ j1 m# j6 {4.4、系统温升测试; x$ T# D4 ?7 X8 l Z5 J
( t8 K. `( i8 s3 K( 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。, k( p0 e" _: J- i) {; Y
# U( L6 _% t! M. `- x测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)
) i' F$ L0 J8 y7 q# h: c
8 P1 q, k5 f$ j+ }
6 ~, S% b) n1 p* K1 [+ P4.5、动态测试：3 \8 j [( {; r) q& `
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)
3 [- s0 P& ?2 c0 _) J- s4 C
, Z; @+ R/ E& x" l/ O( o
9 x4 F) O4 S% d) p: NAC90V 5ms
! U! T4 A: W4 p: [+ m( R+ YAC90V 10ms
% S" H; f @) p7 lAC264V 5ms * h R+ ~6 ^: N9 v2 H( Y0 q3 \
AC264V 10ms ( g1 W) ` z5 z
4.6、系统延时时间测试：
; C; ^: I) I$ |- ~% }: y& n8 l- E3 V2 q7 ~, O3 B
/ Z. A) @# ^3 U) jTON_DELAY @ AC90V，100% Load
) a! T! a$ @. [: YTON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 q, U0 J# O% C+ I* r: u$ r& ^/ WTHOLD_UP @ AC90V，100% Load
* }' ^! S6 C9 M( N1 H" _- n) }THOLD_UP @ AC240V，100% Load # L+ k. j( m2 m" G! W8 `
4.7、其它重要波形测试：0 O# Y7 X; a; X3 {
2 j7 A. [+ v1 ^
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
' o# Q' F& N% \) m7 \
. x# l2 D2 R, x0 z) k0 nAC90/60Hz，100% load
8 n3 U6 n" O9 c$ IAC115/60Hz，100% load * Q. p; f. W0 ?: @6 i2 W* k( n
AC230/50Hz，100% Load
% i, V2 [9 T# X) B$ Q# TAC264/50Hz，100% load 其他波形测试 7 B" P7 l" y% c2 {% O D* X1 j! C6 ^: I
5 F& v+ W$ a' s( U* `* `3 UAC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 1 D/ q9 g5 J8 k" k: C0 l% n
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
3 j& o/ \) \% [0 Z5、EMI 评估测试
( G2 D& q; g2 a0 B- B) X2 E( ]2 }( D; I
测试条件：
$ H0 X0 y. R3 q8 l* G- e$ V4 T
3 E; k) Y8 M' H; R1 d7 _输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
) r) n; X" z2 |9 u. @$ b, Z$ O; ~! Z4 P- y
输出负载用大功率电阻；
. L4 W4 ]% Y7 j( o
2 r2 K. I6 U# }* v$ i6 U, b限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）& @4 F; \% h _) c% V
: V$ P, p, Y+ t3 jAC120V/60Hz 传导 L 相
& v& Q) d% d3 ]; g( w$ XAC120V/60Hz 传导 N 相 3 n/ c+ o" o: h* I5 P- R
AC230V/50Hz 传导 L 相
8 R' S) `+ j) ]% W9 f/ A% ?AC230V/50Hz 传导 N 相 5 M1 x6 p" y4 j9 M' [7 k
AC115V/60Hz 辐射测试 + Q; I3 n& L0 v- L. ^+ w* R
AC230V/50Hz 辐射测试 , z# H$ C; P9 q$ Q
|
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