本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑 : E; [" O0 n& G
& y/ z8 v P1 G2 r2 B( P
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。
1 K& M1 P! B, Z9 Z- j$ ?3 b) C; |& P. u2 a9 e
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。% l) B3 P. ^7 w2 F, i1 ^
5 v) x! v2 f; W5 s, e8 }' q1、样机介绍：/ p, s C9 N/ }$ `
/ m; [9 {" r+ O8 |$ j1 K8 c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。1 { ^1 y0 s9 X/ v6 m( t, J
; b5 o) P1 d" \
9 z$ }0 q9 x& P7 n% K# n: I6 K# U. y- ]! z
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图 * `0 s2 N/ K- F' x/ d! T% w) ]
CR5149TJ芯片2 u+ K5 r9 q' i$ L" l
$ x" Z5 \6 X J5 s3 @
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。
- Y. W0 }. M! {1 r: n6 ^) ~) O* e' c6 _3 U3 J% S k
特性) x1 Y* e2 p7 O* {% V
' g$ U, N- Z' @7 f% j( L% d+ m: }● 较低的启动电流 (大约3μA)
3 t4 U4 M9 } T, I
3 {0 b) T. V/ _: }7 Z● 全电压范围待机低于75mW& s. J7 X, t+ @/ R$ F' R2 ~
& w9 ~$ @3 l2 m+ v) p- o
● 满足六级能效标准* K2 }: F$ h. x4 j6 p: h4 i$ {
3 i) |, q Y. X$ m- Y. g+ [7 F" j6 B
● 内置软启动减少MOSFET应力
% K+ i- {3 J* N' L: i. ]! M/ ^" m$ N' }; o% ?& K
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
7 O" b. y# g( {: F
( [* f9 Y- A/ t! ^# u c/ X● 内建频率抖动功能，降低EMI$ x2 e6 r( `$ d2 i
( |# z- t) L9 q/ t3 r● 内置65kHz开关频率
$ `- e: i0 j! Z1 @$ ]
! n% i6 D# E r' y# e3 ?% i: Q● 轻载降低工作频率& W; ^' }' g7 ~( [! |
7 P7 p- q! g ` p4 o& u8 b● VDD宽工作范围
9 a" }% O5 v4 y7 T3 Z2 l0 M7 V; ?6 ^ A! E
● VDD过压保护功能
" F* T8 T3 N2 a6 V8 E. w4 m4 @
● 内置前沿消隐电路
* r w7 Y6 F* a+ A1 L1 W2 k/ n M' t8 w3 N( N9 ~
● 逐周期过流保护: l; e0 H8 ?# w* }/ W, B
$ ]5 P6 D, \5 w& Q● 内置过温保护
- I. F4 n7 o; F' G0 x* O! S" Z7 y. E1 O, P: ~4 m& c8 G
● 过载保护
& T' ~& z& r' w9 g! p$ u4 ?/ @1 U$ a9 U0 P0 i
● DIP-8L绿色封装% N7 o2 k9 f& A" C3 V% j
7 }, I4 |& U% ]: w |: o基本应用
$ R; n8 C& B$ X4 Q2 F, T
L2 b& X/ v( N● 电源适配器
! g3 A- a! Q# Y0 K- p! C5 ^$ i' y/ `; J& g x7 L# j" `6 H" o
● 机顶盒电源
3 { }6 E4 i2 k. T. @. X4 m* Q. Y" o6 t |
● 充电器
( e3 [% n/ G9 N' R/ i# J8 e+ M$ Y- u4 H! C. ~9 v$ y
● 存储设备电源& g' X" e2 q- N8 _) a. ?$ p
2 I8 h6 R1 e% t8 B* @0 K) S! G典型应用3 E' g+ E* V- b3 m% L& }4 }
" d5 n6 o3 N8 [' G* j1 Z0 ?; {$ |! f, G9 K7 R
管脚排列
) n3 G1 u. Q9 h管脚描述: j$ ^: K& Y- B9 }8 c5 V$ k
0 N+ T( t9 W6 E/ g3 w
' m, D, T/ j* j1 I' f a
0 I) N# X9 Y: D) ^3 A9 w" p4 d5 C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。# `% l$ F) p+ {, T2 k* r0 E
* t: h% w: b; V5 b2 ~
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" x6 N' S: g
" g! C1 G3 z; c7 p$ S- C+ b& H* l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。
& A Y0 ?, `9 I3 ]5 n. l/ M( \5 B/ c+ \7 [5 r2 y/ {* {: h/ N
2、样机特性：
- e7 q- t- l+ z5 z t
) z( `& V$ P2 Q/ 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。
9 ^9 a$ l0 Y$ w% {' B0 F
* t7 e, G8 ^# H8 t" O, o2.1、输入特性：4 L4 x4 K$ E/ z: e! p& G3 |- `" n
* \. {4 b4 G7 a+ p `0 c0 k& w* r
2.2、输出特性(PCB END)：- X9 a) |( ^/ H0 d+ _7 l
- c Y' t V. [- @! N/ r9 O" i/ Y* h4 O4 J" K3 I. \) p5 ]
2.3、整机参数：
c. J4 U& w2 l( n m6 t& @. V5 [4 L3 \& ~9 ]9 W# q9 g. |
: f2 j0 I+ e/ A5 l8 C$ n2.4、保护功能测试：$ d/ T9 _- a5 q5 ]( _4 w
6 t0 s9 L) {8 Z) [6 o# l3 V; \! d5 B, t! n
2.5、工作环境：( K; E* [6 F4 N; d
0 i- Y1 }3 x% K+ l1 m$ C0 F: L
2.6、测试仪器：
, p- ]* L: r2 I/ L& O* [( T8 N% y+ G
' @. X; X# y. V% k$ C8 p$ b( u
3、样机结构信息：) q, d- m1 l8 h7 {" |9 v
* J1 S2 B& T. t) q: N% M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。" z. F& t+ g$ e8 h% q
( E; B1 x' X$ t. v( ]$ O# r4 z
3.1、电路原理图及 BOM：
! P8 a+ Y) s) F' r# r$ b2 v4 O
2 i* t8 v# ~/ s: ]- V! U" K3.1.1 原理图：
; e7 }. ^5 _5 n2 M: d3 U6 r- _+ j5 Y. F/ J$ E- E
$ |) O7 Y6 p6 R9 _/ {
3.1.2、元器件清单：
& Q; f7 H7 T$ i+ n p' i0 H D
& }8 a( T/ Y+ `! u" l, j1 x# c6 D9 @
3.1.3、PCB 布局&布线：0 D8 `4 j# m8 {6 c4 M# ]
5 o+ K. n. d# k2 [2 d
PCB 顶层布局
1 z( ^' b$ n: _+ ?; xPCB 底层布局
, g. b) z- Z. I6 }' L. ZPCB 底层布线
; v: p( `( j* H% k' A# g* C3.2、变压器绕制工艺：
( ~- {# ~% L8 D7 s" X
' X! |6 S: n9 A) O Q3.2.1、电路示意图：
/ W. |" L+ C6 m
$ d" A- V; ^ d- d8 b2 w: i. f" e. Z0 Z% ~! D) n5 {
3.2.2、规格参数：* X, S& J0 p, ~! ` U
3 t# l) ~, z3 Y+ O1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； 0 B5 G _% Y7 H
1 S: n; X, a! J) J2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 P+ K7 D6 I0 }* l K' [5 `) T/ @; I+ p$ z1 b
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； + \# }% ~7 A Y3 \! p
& s( `& J9 Q5 r/ t" S# C
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
! z9 Q* g. Q- p& E2 i' D) ~- i2 V6 U8 ^8 n1 n# s! A1 R
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； ( K, K% R8 M; _9 A7 P p0 k; ^& h
, n# v4 _! |( O( ?& b7 U3 y0 N, ?6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
% R3 |. @( a, c2 Y$ n# v, J9 `& S. @$ z
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）)；6 e$ }5 R6 C0 e% m B: _3 o
' K- v6 C/ T3 }. h8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
6 M3 @# L8 Y. K2 O: v2 Z8 ]$ O0 P" D L* V
9）成品要求:浸凡立水；4 p# y' U6 i4 a
) t& {$ O& O( |: `$ G/ f# Q
3.2.3、变压器参数:# V; u# _8 q* G8 F
* ` L6 _9 f, N9 c* t: l; S0 z% M1 _! o2 I; |" |9 A$ ?8 m8 g
3.2.4、变压器结构图：0 ^0 x" `: z6 D% _6 m6 }
* |9 l" T1 }7 T5 h+ F1 g$ A4、性能测评：: F `; C1 J# J4 C
$ D7 ~( h9 G& F6 p! N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。/ Z1 c9 u) P% h( \. _2 c) g2 v
7 F7 K8 Y3 h2 i3 r7 W& n1 w4.1、输入特性：4 c I, r5 Z% q+ Z' O# e" m- g9 l
5 E# i5 y& D5 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。 , o) T4 c( c% k6 B }0 ?
. s9 n! t' s* B- w: j
表 1 待机功耗- ^9 u" \: S8 N, D4 p" {' l
0 x- r) n) a% @: z. @( V5 V; K' _# _" P( L
表 2 输出 100%负载下的输入特性
# F5 s% V& N7 L b, ^2 y+ J8 b9 R% K5 s# e; K( e( M
' J& B2 u0 L1 ~" ]9 P* }0 I
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
% d% |3 q' a4 V, w
7 l2 I# E. F& I2 w6 R. `# l2 i( t" y, J! {7 ]
表 4 效率测试（PCB END）) j+ X5 Z8 ^5 W" a! j0 ?
- ]8 {3 u+ k+ G8 ]. U
8 |) J( a: O" t G# k/ b
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）1 @6 }9 e) ?* i
7 X$ |+ b( q3 N- V5 I- j! G7 ^/ l7 O2 \6 @- @) W2 N* D
4.2、输出特性：3 F1 P$ T7 w, X
) z& }6 H+ g& b! u: T4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）; h( D4 m* t A
0 ~, `8 ~, b/ o# w
8 O7 N2 a! a( K9 s5 ?/ R4.2.2、输出电压纹波：! n8 V; t( S9 \' _/ x+ s
. C* F- g+ }: d3 h
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。
6 [# Y1 U7 V% ]5 Y) _, {9 h. m5 D6 E: B r) Z- o6 W
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
~" x3 w5 C, i/ TR&N @ AC90V/60Hz,100% Load
" h- m# W$ ?' p8 N8 W- Z8 N) wR&N @ AC264V/60Hz,No Load
: x. o: B# D1 PR&N @ AC264V/60Hz,100% Load 1 ^7 z9 y$ {6 \$ F/ E d
4.3、保护功能：
2 g5 b0 R# `/ ^
+ i" u' j! @* l5 h以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! o; z+ G6 q- U$ m* ]7 M8 J* |
9 F* w2 W; T1 ~* U3 m H5 t, c4.3.1、过流保护：
8 c5 _/ g" W* O: V
% R& K! H" ~* O4 Q; ^1 r: D5 z/ Q6 e( K* A) f& b6 T+ ^! T+ E
4.3.2、短路保护：
! i& ~8 ]2 H5 g( f6 V0 l) ~7 u: x
$ A) _* g# [. Q5 n6 O0 k功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。* k1 N) @/ ]- l
- ~# v6 b1 C4 \( c0 P$ y# ^" V. }6 I/ \: u9 k% V, b
! K A4 [4 N; }7 \. m4.4、系统温升测试
- N1 F$ n; p7 k5 L6 z' m' \* I9 u3 [% i- J
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。
& g3 ~" T5 s" n* A$ }' b% K: [5 h
! }+ \3 [7 t5 k0 u1 J. \测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)- R* y; O* o! }* f* X& s
+ P W" S) I0 \! p
/ m4 A: Y& D% j: h" c+ S5 M* {4.5、动态测试：
) O3 w# M$ v _3 X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) s7 K2 L% s. @8 C
9 G5 c- s, c1 L0 \8 `* V
7 q" { V5 Q v7 Z9 b8 i2 |" AAC90V 5ms
0 k9 L" M4 B1 w2 z5 t+ n LAC90V 10ms , z% N) b) {" g' e, O
AC264V 5ms
/ w" S- p7 ^# _2 S# n! mAC264V 10ms 9 Q+ j3 N$ T) d) z$ N
4.6、系统延时时间测试：! P7 ?" F, w" p4 ^/ X9 m' K
' B' g4 A$ Q$ `: b5 g8 B! m( V
' K! [5 C# M* R2 o1 [TON_DELAY @ AC90V，100% Load ) @( w, l4 p' C& \4 a2 v& Z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load : v& r; I9 S- `6 r8 |. g& c
THOLD_UP @ AC90V，100% Load
9 V6 x" T G. F5 v& iTHOLD_UP @ AC240V，100% Load
4 f6 t( {' i8 p+ h* B; j; {0 |: O4.7、其它重要波形测试：
3 P( j1 Q+ a9 U2 \# b% R: ?3 [3 ?* {( _7 _& q
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：7 u% E: J6 e; e# n( y& ]& Z# C6 r6 n
' q# r1 W6 Z. d0 RAC90/60Hz，100% load
( T Q) E& _( P0 C9 N5 E9 XAC115/60Hz，100% load
- |: b7 o$ l1 a/ [AC230/50Hz，100% Load 7 R# `# |$ c- j! P" ]
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试
; t" r( l% m+ s: R& F# I$ t
! ]" C* f' w# n/ ZAC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
* K+ q$ B. T3 O5 hAC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 . m' P6 C, O: y" o; ]0 E6 t+ V
5、EMI 评估测试/ e2 ?% t* r: u% o
! j" O2 c$ v4 W) h
测试条件：4 h8 t. c* h* m
+ q) u! U3 Q, k3 g% T. H
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；0 @% S5 D6 H" Q: u% O
: P9 P" \9 E$ W3 S* ^0 B输出负载用大功率电阻；( `& P+ ?# X6 [; n
4 @+ A7 Q- q2 D* M- q
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）( e) g2 D; B; F" v) U
" k# U2 N0 i1 ]8 _& n
AC120V/60Hz 传导 L 相
4 q' Z( K4 @6 `9 u! F5 rAC120V/60Hz 传导 N 相 3 O) T+ r \ E0 r+ w& U; R
AC230V/50Hz 传导 L 相
0 D H$ {' |6 u# [# B) fAC230V/50Hz 传导 N 相
- Y2 J5 q' _' V- h E4 W# vAC115V/60Hz 辐射测试
; w& L f/ a. w# mAC230V/50Hz 辐射测试 8 ~4 d: r. k, P- `- z
|
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