本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑 ; T# E9 A) M f/ A) `% J' w$ h
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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。 j# Q. ^% ?8 f6 A: a) T
9 W' N4 J! T' k$ j! a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。2 _4 M. [ B9 |9 a S
: L2 b0 ?, I3 z! r
1、样机介绍：# k: l" S* l9 r+ C
. F6 K4 n1 j H2 Q! k% a6 b4 J
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。% u+ |+ t+ b7 f6 \( \) C' \
3 m K+ [$ D% f0 D7 y# k, I
2 N: b3 t z0 g; [" Y
2 A6 ?7 s6 {. Z1 {' S/ P; aCR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图 4 Z' M' `# }6 Z3 P' J7 G4 m; C& z
CR5149TJ芯片" i U+ i. |, w. i: H3 G1 [
% D6 i" q- S6 x
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。
$ u3 z% n; v4 V# s% u/ C# r/ [$ D+ w0 s4 h4 \
特性
8 d! }& l1 U. { L2 ^7 T8 W" i# D: }
● 较低的启动电流 (大约3μA)+ T; [# i0 h2 w
" a' @, N: ~6 o2 t- l● 全电压范围待机低于75mW4 k' w. W. `" W$ \+ d* }# v
' k4 s7 `; _7 [* L' z0 f
● 满足六级能效标准
2 A" m2 t. e$ D# S
9 |+ B9 w" M/ [: {0 j! _$ f● 内置软启动减少MOSFET应力- V/ o1 Y% p+ H7 c& h% p
5 K9 F0 q- `% K● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
) c: b( O z. t( l
; x O; J2 f( T, Y● 内建频率抖动功能，降低EMI
6 {: l% Y! Z8 C' A9 c# Q- T# p9 q! W/ d1 u- E( V
● 内置65kHz开关频率7 I7 Z/ G+ c+ W
, k9 `4 t7 p$ J● 轻载降低工作频率
' ]% ?+ |6 d* q0 O8 Z0 [% n( Z" P4 K" g V/ {
● VDD宽工作范围
, M$ y3 D, S( o5 {1 |, y/ m5 b9 ]" P; c' Y. x) g
● VDD过压保护功能
& R. n8 Y! v p" I5 }% Z+ N" E. |
● 内置前沿消隐电路
9 f1 c Y7 `! u$ d: z. t; L- D" o) ^( |# e
● 逐周期过流保护
* P# O0 i! l0 v% R$ y
b5 b! P$ u1 Q3 s9 X* }; e, Z● 内置过温保护
" f1 [: `, C2 }+ |- {! L/ J) i& P0 X- D6 Z; A' W- D
● 过载保护- T% g8 C6 S3 K( g2 L! H3 x
# U! w7 A9 h7 Z( L* Q
● DIP-8L绿色封装
8 L$ }" k1 X7 x$ G/ X. s: b
2 E, @' f% p) d基本应用 A/ n- C) J$ d
0 y! v5 W/ R% K+ F0 b- E7 c● 电源适配器& x& U5 U9 U0 O
3 J X2 b- g3 A; S8 }) C% _
● 机顶盒电源
9 b- O( k g' A4 }/ f a) ]: O* q' D9 [2 b' l( I
● 充电器4 u9 `; A* ~& `9 W/ l% i
7 c+ p' B+ L+ k9 ~! U● 存储设备电源9 E. f0 J+ f/ {3 S9 s2 B$ ~
! {; s0 I, a' c9 q典型应用
6 R+ f! s/ j$ _! L
$ e* |+ G6 V0 ~3 s" p' @/ M7 |+ k, r8 S; x
管脚排列3 G/ K$ z/ u4 ^: x3 T% A& W, c
管脚描述9 F5 p p( m$ y W2 o' C( h) `
; ~# K7 ~1 Y9 F: s2 E
* x# W! M. o: A. _3 z$ W
- g0 E5 R7 q- W' y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。
2 p9 B; ]7 |) I4 i) _6 E M# m1 x# ?8 o
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。, ]4 Y4 b- x7 a% ?7 F7 B
) s9 S9 }! D0 f0 ?5 r3 d) `8 s/ A
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 P6 d: X W& S6 k4 _8 @; N: A1 x
2、样机特性：
" `4 d* P" Q$ D) F4 |4 Y
, I) J" D D7 s' ]# {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。
) D5 G4 E% f, e$ u; r8 {
, v% ^. L5 C7 N& r+ g0 ]# G- Z2.1、输入特性：
1 |/ T: C( t$ a3 J, R8 G' U Q
3 u3 ^0 W' U+ f' n/ H4 n3 y) Y( m2.2、输出特性(PCB END)：7 F) _0 h1 V8 |! g, k' J
( [! Z4 U/ b, t$ D( W1 a9 p, F) ]
2.3、整机参数：( }* I! B8 j, K2 O/ Y( k
* O: ? @8 W" Z1 G& i# l
, v& a0 ?8 D- G* @" u) Q2.4、保护功能测试：
- V& s5 `1 d6 [ b: D/ g0 @4 |( ^( h, B9 m
: A+ R) C: d, W: M! s# K2.5、工作环境：
$ C( B' R1 v4 X( h' B1 W2 E4 M) |& [! ?6 ]$ i* Z# o) q! K
2.6、测试仪器：7 i% T2 k& w! V/ {4 b
. T4 q! p8 F1 X0 s
2 [8 \, A# y/ {5 }3、样机结构信息：# y7 v, q- ]8 o! |( x6 z
) C/ X( z! B4 H; |" f/ W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。
& k+ S, Q9 E3 A) j3 `& x$ g/ E. L3 ?2 V$ V G* M
3.1、电路原理图及 BOM：
; b+ X- W' K( I- i9 j+ s- B) E. l2 c h" }- L& B3 d @/ l
3.1.1 原理图：. ^& E0 M/ t! \4 q1 R2 o1 U9 P
5 b } r& w* f% H
5 }- w3 I- r# p$ x3 O3.1.2、元器件清单：! P" C: F# k6 u" x- G
& Z- _$ v! s9 T, [
, |0 A4 J6 ?* [! O( W" a3.1.3、PCB 布局&布线：
. t. I/ Q' u2 l. h: o
6 \& J- v1 a+ i( _7 D! OPCB 顶层布局 - @7 {! z! a2 M" C- T9 B) q
PCB 底层布局 . h: S- d. V( c. f. i; q
PCB 底层布线 * D% f c' s1 c8 W2 ^8 O" b3 q! u4 d
3.2、变压器绕制工艺：
* U5 g: m* K/ o' c
' E+ U' j$ O4 S% C. _$ i, }, E3.2.1、电路示意图：. ?# t- C- C# K/ X# Z
' k/ g9 V" t ] y! r4 q8 E& e0 ~
; L% s4 w. E- w* {8 ~ F3.2.2、规格参数：
/ t7 b. V! g( R; l! d" s1 T7 D1 d% \" ~4 i6 v( i2 n: h0 C
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
' X: b' e1 r# ?# q% ~9 e
! P p2 H7 ^+ ^2 G* z2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& F; h* z8 u- k) n3 @5 G# j+ H6 `* N% M+ j; E& V0 A
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； ' j v& D2 h0 Y) }$ b
. m4 p, s, x) `% R) D$ b
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地* P- e7 e+ W! }0 `% a
8 `$ [7 Q. t3 ]: f5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
. c$ O9 A. J$ j2 \/ d3 B/ c) o* [
: e0 I3 D) ^9 O3 H3 P6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( \% e- S& X% Q% V- N1 ~1 J8 X2 h/ |9 Z3 ], J5 N! j; x
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）)；
+ ~- S& f6 `: E7 H1 w
) j5 t" D+ w; i5 d8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
% o& a! c! t8 x, @
! G9 o1 F. V, R( t6 z9）成品要求:浸凡立水；" ]& z" _3 @" ]- E% ~
7 ^$ U' \6 ^/ V
3.2.3、变压器参数:
/ P. i4 U% Y/ X V& `1 h( }* i' ?0 s4 v
: Z2 E8 [- m+ g# o9 e8 Z7 _ X3.2.4、变压器结构图：
+ e/ C6 v7 z, F3 P2 j, o0 P4 n" W+ k9 i# N! \$ e
4、性能测评：
; ~+ g9 U" l& u4 C ] p# J$ v% @
4 w x9 k& ^. B6 e, g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。
# q, [' }4 y; j; h1 T+ N1 c1 o( w. `; O8 r& {0 k/ n% r* Q
4.1、输入特性：
# n& q' V+ ^# m, a5 I9 n- I+ t4 k7 P
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。
- V: `$ D! D% e5 m
" z$ y5 z# Y. B% {- G表 1 待机功耗
6 i- z; ^4 ^/ \" w1 y# p" |$ r
* m' N; D0 M! t1 t8 R, P
! |: G9 e: s- M. \/ x, `. O表 2 输出 100%负载下的输入特性. h5 z9 Z, M0 B
' g( E2 y2 o7 w
2 M2 {3 D) o% y4 Q3 g9 S/ X* N1 ~2 h1 m
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）4 `) ]: I% x. d$ B* r+ F& D& U
. G0 {( I4 p& l' I/ r
/ W9 K4 Q5 a8 y" `表 4 效率测试（PCB END）
. a' n3 F# S! h6 u; y+ W$ ^
% @4 P6 P3 r" r% |/ m" t7 L/ m4 m" Y, m0 p% }
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
: z, u O6 }. H& g
5 O$ ~# a; I) n8 q% {; {- V, ]& b. D1 L9 V1 ~7 [& y; A, s
4.2、输出特性：/ G8 c5 O( y/ H7 E
- Z: a3 i4 d0 d- W8 d
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）2 R4 s0 t6 h3 c! V: w+ q- x( u
! B5 j7 U# K+ A f) l
1 W9 y) _7 N- P9 O8 e4.2.2、输出电压纹波：1 o' R; y4 m' w- S
G$ E. R0 X) T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 r, x' x6 E& d8 N
( R0 J7 B# ]/ h/ y3 X+ f
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
8 A4 n1 ?2 E( \/ ?" `2 Q% iR&N @ AC90V/60Hz,100% Load + k' s) ?( Y7 J0 W/ _5 y) K
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
1 L- V a# n+ _6 p$ I7 D- e6 {2 GR&N @ AC264V/60Hz,100% Load
$ ?5 F9 \- ~' v/ R4.3、保护功能：. G+ {& a% M2 T3 o: |- B
# `/ q8 ~( T. \- s5 q以下涉及过流保护、短路保护的测试。 k" n1 Q Q/ W7 b( M" N
8 y8 D+ t2 e! K( X: f/ `
4.3.1、过流保护：# m* J' l, i+ z! R
) O5 \/ H8 Z4 ^9 Y8 Y
& b& |8 |1 `, D- A8 o! V( |& m4.3.2、短路保护：# B8 a G3 T5 `* a8 v
" h& @6 ^: N; U1 ?. H# W {
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。7 G+ w, M. t: c% ?* d7 [# I/ p
5 [- \* s% \$ G5 w: g6 t; @
8 p* V3 Z" K7 a" J1 j
2 ~1 { i3 _5 c2 F
4.4、系统温升测试
, N l1 F* q; b0 Z4 n) j: `( G1 j+ [- l* B
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。
# F" M# O) G+ J, H K5 ~9 C+ `, o" d5 Y1 k) S7 m
测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)4 ?9 O1 ?* k1 u$ U. F0 q
' G( n9 {0 I2 V9 L2 w( u
. }6 J( g# b; C0 L& p4.5、动态测试：
8 V, Y0 x7 h0 {5 j8 n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)
/ C" w+ D- _7 R
7 x9 Z4 U( o. W% `
7 _- }8 f3 _5 P7 ?AC90V 5ms
2 [+ z7 U* o$ UAC90V 10ms
5 V4 C6 F0 s' B' @+ Z2 t( `AC264V 5ms 1 i& M6 r. H; O
AC264V 10ms * z/ U: S, J! x. y# n8 X
4.6、系统延时时间测试：
: N% }1 f1 x- s( Z9 M: g# J5 P- ]$ A2 z$ c& n
7 S" {! O, L/ i f1 U; N. ITON_DELAY @ AC90V，100% Load D% l4 w# Y& s% `' H8 S6 @) z% n
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
, | l) a; y) j8 c3 g: {THOLD_UP @ AC90V，100% Load
' v, i, s: l- @1 P8 \1 ~! G( {THOLD_UP @ AC240V，100% Load
4 k: m4 {$ B! c3 [4.7、其它重要波形测试：
( u& u" @5 ~2 ^5 D5 Q* c: a% c2 n$ J s7 B {3 a4 g0 d
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：. N F+ A" t/ ^
& o5 h9 Z# s! N. tAC90/60Hz，100% load ' f8 L4 e5 {5 ]- r0 i5 F
AC115/60Hz，100% load ; f6 w; o: U; }* z7 I7 ?) c
AC230/50Hz，100% Load & a4 [- b. ?0 e$ M) g" \9 G3 X0 J
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试 ) ]& X3 }* Y( V5 a
7 W; H8 D' b; L `$ v
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 5 [" p* U& @& I3 m4 f9 B. m/ e
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 8 z' m% S: d! e, a O3 h# y9 }) [
5、EMI 评估测试
k/ `/ @5 R0 |! o1 k G7 Y# T' b. \* o, _) }4 j2 G
测试条件：
+ G1 _% r& p; Q2 r' f3 f8 E8 {
; k& h8 Q d3 A1 ~输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；: w( D* q: |6 \- O5 n3 p
6 f5 y/ M) o, j) F$ O) u$ \, v% A输出负载用大功率电阻；
4 i( Z J& N1 m/ ]
6 z) f. T7 X" L# S0 A" Z! h! F$ f限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
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# ~. v% \/ T2 S0 n: a* YAC120V/60Hz 传导 L 相 o8 f# z7 Y, m% z
AC120V/60Hz 传导 N 相 1 M1 l" i6 S8 V7 M7 X" ~
AC230V/50Hz 传导 L 相 : i) N# m; H8 ]. A2 Q' a* t6 ~* j ?
AC230V/50Hz 传导 N 相
& w0 f7 u9 H5 M. JAC115V/60Hz 辐射测试 * A, t- g: x9 A0 d- X
AC230V/50Hz 辐射测试 ! R1 S0 j9 {. i
|
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