本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
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8 U% k. E. |+ g5 q2 }$ 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。
7 t! [9 i2 ^, N2 k- j |- s5 ?# }# X8 m9 \3 _* n( a/ 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。- T. Q5 |6 `: a/ k
- w9 m2 d8 s O& D u6 _0 s- q& M& w. g/ D1、样机介绍：
: ~0 k+ X" R3 O9 {+ ]9 t) w6 K: `# q I" {0 O6 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。
( l! f" {: Q' E( a% I" N
& _: _+ o- h" }4 x: f W8 C) P+ @6 d, V. I
5 g. n* @6 o* N; H# o$ ?
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
9 l+ D% J% {3 @3 i% d6 NCR5149TJ芯片
5 ^" }8 ]3 v) W) N/ ^" ?( ~; l4 z& G$ o
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。7 G) m. O$ Z* i% c. u
. N# h }0 n/ N$ q特性7 h; y @& L. ^" E5 x& A1 Q" M
& a- _. |; d: s1 K$ Y9 \3 r
● 较低的启动电流 (大约3μA)* a4 g9 ], x# K% ^, x6 G0 }0 n) T
% [# U+ C# F& W6 j) D. N# |: \7 L5 D● 全电压范围待机低于75mW1 j, |* {! O% o$ `4 n
( E% h! n+ n- X4 r
● 满足六级能效标准
: X& _6 p; N5 d# w! y( p) E
* y6 h8 @. E) t3 R* X# s/ o2 J0 T● 内置软启动减少MOSFET应力
7 D, T8 g( O8 B1 f' _* n+ t) K; R/ q- X
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
- K* s8 o2 M; I( \7 T( s7 [
. k' {! ~& t$ ?) R" H' W" i% H● 内建频率抖动功能，降低EMI
- n9 X0 Q- I: T: v0 @9 i/ t1 }/ c5 s( |, N
● 内置65kHz开关频率' V1 q9 T" I B, `# T% t: N
% A, c+ N& v! c
● 轻载降低工作频率 B0 d) H U3 ]" x$ J
, ?3 v, k0 y* b# @● VDD宽工作范围
5 l& e1 v2 U8 X8 V3 F1 ~9 B, Y4 x
● VDD过压保护功能$ g4 E; e* Q' r( ]
! E, m' S) l B
● 内置前沿消隐电路
+ }' e! F, d) }( K& ]6 Q4 Z6 l. L2 ]6 J
● 逐周期过流保护
5 }& q: \; B( M$ a4 e L" c5 X& ^0 I& ?- c8 E$ a# `
● 内置过温保护
! |: t3 z6 f; A. P
* E6 |( a8 |9 { N● 过载保护
$ }, d' P0 k9 W; t! f/ l3 P
& n8 _# Y {6 r: C! h% l M, i● DIP-8L绿色封装* @, {$ @' h1 X* @ ^) h, {- ^+ j' L3 K
5 m/ ?0 g9 r4 Z) M- A3 q* }+ l
基本应用
, T: n1 B$ i4 z" a$ E- Y" @; I4 u$ ?
# K. q* I/ Y1 J$ b) Q( Z● 电源适配器
; }! B) j; p' M" R9 l, ^- U) t& m! ~* N, ~7 w; T7 O/ [
● 机顶盒电源! b% e, ]8 q1 N! {: Y2 H# w
1 b6 d- q" Y$ v& |* U/ M
● 充电器$ Q1 L1 K$ z! J: i# k- ^
0 `* N' U( `$ @. N● 存储设备电源
/ \$ J6 v2 B! \
2 l, c1 [: d" A" w: ~典型应用
2 H6 I2 s) Q8 H
# }7 q* F7 N) [$ h3 h
, H' O, I! g% O! G) h1 q' r管脚排列$ K/ w$ U/ g+ ^6 y T) \7 y$ t
管脚描述
9 y. i2 [9 z; l% c# t) u% y2 Y5 [, Z* u ?8 A7 \0 \! t" H! z
' t0 i0 i- |7 y, D2 q9 a
/ x4 G% {5 V! O7 N4 t/ y& b, O0 Q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。
+ C) t8 h i7 o0 Y; X) p; v" Z/ F/ M3 b4 M$ Q' l& c- P
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。
/ W. P" U7 b9 O4 m& o
/ H. z7 A1 ^; v) X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。) M. ?" t8 }! P2 q" E8 D3 a
6 q( Z( \" Y5 B* K6 M5 E. j
2、样机特性：' Y, u5 y: ^& G. Z
- V5 Q W2 z) K5 V2 J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。
8 E c. p1 t# f |2 b- _! o+ L9 F- ~ @- z4 G' n
2.1、输入特性：: h7 [0 x/ }6 p3 m: ]# V+ T9 p
# E7 V$ ]; \ ^9 O2.2、输出特性(PCB END)：
! R* ]$ X4 C6 G5 L$ l6 N( }+ {- c5 @ m* h& K( M# I( q
' F M4 \* Q) W$ O- z
2.3、整机参数：$ [; _3 J$ V8 |! u' R8 Y$ \* i- a: t4 o
: Q! @& C) x$ A E( {7 S5 H) d6 ^3 B
2.4、保护功能测试：3 O$ c% F7 I! s
; H$ d& l/ m& J4 j
5 f# D( O4 A4 m; e2.5、工作环境：$ S, t3 {, {- {9 M- G) p' U) G
, j9 a1 ?! E( q# t7 V( k3 S; p
2.6、测试仪器：1 y+ B8 g$ d2 G+ o9 _
# S$ i% X; Z: c% f! w. w
- [6 A# t& Z7 \5 ]8 l0 u" v3、样机结构信息：
K: f& C9 J2 f# `, u7 L- ?7 K1 d* v; H* O% ]* j4 y3 I$ c3 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。
, q% }2 F7 D) x" @4 l
" e2 ^# N# V7 y& z( I3.1、电路原理图及 BOM：
7 |8 b* A3 ]) ~$ l( A
7 ^# u1 J" `: _ O3.1.1 原理图：
& k4 y0 e# m- i2 o
. X! c5 F1 B$ S' C' \0 s! D5 \; S
7 x% u' O( u, V, Q1 D3.1.2、元器件清单：' ?1 k3 C5 ]' ] W
; I& Z. G4 ^ G
4 W( {% X& w% F4 l; A6 Y/ {3.1.3、PCB 布局&布线：& K: g4 V' ^+ _( V
. e2 o8 q" `: L5 L9 YPCB 顶层布局 : g* z( X' w: h3 ~$ D0 `. x, S+ l$ y
PCB 底层布局 7 q" M* P* ~. W2 @0 {* k; C
PCB 底层布线 # {, W$ p m6 |# a5 {4 t$ W2 F
3.2、变压器绕制工艺：
# v* Q) ^) ]0 J9 G' b. P' Z1 v# i+ X) H. m
3.2.1、电路示意图：+ B3 M* A. U( j5 t- w
' [7 R5 |. p( V V/ n
1 O( a3 d+ b. y! r2 m* Q; a, r9 A: A3.2.2、规格参数：
: I1 c' {0 q9 i. W- m
* A# n) a k3 }0 ~: O1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
3 I/ t4 H9 t; J8 Q# V |2 r- n0 B, w4 s
2）材质：TDK PC40 或同等材质； ' R$ r. ~, R y5 M5 k3 e
0 d6 Q/ r7 m& P# w8 y, z1 [% v3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
1 R+ A$ u |9 C5 L
L8 R% o( x. g7 O0 a/ t5 \4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
& E ]0 k0 ?2 [; z8 t
, O: u Y9 S- c3 O" U5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
8 v# U4 P$ X& h% Z; W- J
) u6 `4 |- f. ~; [8 {( A6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； ; ^+ V' E- X- `6 X, }
7 n" I3 f" @4 \, E7）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: \9 x% \% D2 V/ P; _. Q7 T1 D2 p4 A- ~- b: ?* V3 z
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
% Q9 l4 a8 _1 Q z) `3 ?
9 R7 ]9 ^) v2 Y9 Q# x5 A; o9）成品要求:浸凡立水；
- o2 e7 z7 x l/ y( @2 Y' \$ z5 A+ ^/ _8 p- q
3.2.3、变压器参数:
) N/ F+ R! K2 X) a) U, A0 c# z% K2 F( v2 M5 L; I1 `5 H
3 \4 Q6 W& M$ P7 c; }( G0 G6 ^" o
3.2.4、变压器结构图：
# {. D: |( y' f, }$ y/ o* k0 |3 N m5 _; v {# `& n. L5 x
4、性能测评：0 B1 m( U" r( P- f
& j" o& o% m* F% 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。5 W8 M6 O7 l- o9 {. w
3 t, l, v9 E8 C
4.1、输入特性：% W4 v6 S& @& Z# V8 |! G
1 N1 \$ A; D0 H$ 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。
4 w6 q+ q6 e6 F% I
4 c$ P2 r7 H9 C D: p5 P; u. u表 1 待机功耗
; L" C2 L! @! ^: J/ t& o
# G9 ^) ]' p/ c8 ?& x
1 s' ~( K& ~; h; A: j; S表 2 输出 100%负载下的输入特性+ O+ I- D X' r2 N
( c9 ^. D9 Q/ k' a
+ W& X6 D4 L, J' r" `9 A. q
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）9 ~$ Y( U' R# a6 v, s( P
3 b- a& U& @" k9 n- G4 C g! v# H
表 4 效率测试（PCB END）
5 e9 }9 ?1 l! X- V; J
; ]+ X2 J4 e- j7 V2 C! u# T5 w/ b5 v" P& u- l8 o% z& ]
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
8 X' f! c" Q" J# `. a X1 K- R( H' W, h2 e! g. I) {# q
9 F3 Y2 z3 N: {9 I2 m
4.2、输出特性：9 \$ g; h* i! r, T5 ~5 u
8 s6 a5 b7 E# v# T8 c# o+ R" d, P
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
4 U) M- Y: p% ~- H5 N" E8 [4 D7 b H6 q, w
( b; ] i8 D: O. M1 T0 V* d! G4.2.2、输出电压纹波：
) r! [' T- Z6 z5 t* a# Y2 V4 e: C5 m4 D( M6 N2 k
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。
0 S* x0 d0 O1 q y* e. Q- p/ r' \ R; D! p
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
8 z9 @0 l' U" fR&N @ AC90V/60Hz,100% Load : h) `4 c2 r) E8 ^" B' x/ Q
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
7 U; a1 _3 c- J0 bR&N @ AC264V/60Hz,100% Load k3 s( S- Y$ o0 c! m7 }8 ~
4.3、保护功能：
, A! I; ]7 T1 E# Z8 q4 _% D+ ]' {* b } |
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' h' z/ p( D! C1 p6 V* F" l+ y5 R5 a! |( M$ P! N+ x
4.3.1、过流保护：
: K5 B. U. Q1 y* U- F+ I- g* z( n8 i% ^% W# j
# O7 g2 b- O5 B: {
4.3.2、短路保护：
2 A7 p+ m: A* X! l7 U* |( ]2 j% W8 P0 Q" Y! O& ]
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。$ D( r, p9 c S7 J D/ ]& Y1 c
: c% i: d B ?4 `& Z; ?% W
5 Z2 P4 `( g% l* Q( h: \3 {/ w( \1 i5 ^1 s& L
4.4、系统温升测试% Y- j; @3 s: O; o
* W% w. c9 A) {5 f1 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。! S, R. `$ L& G( P2 Q0 R
+ s( P6 y2 d m- n测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)
8 @/ C* {3 ~8 T) M ], }% e+ ]$ E7 N* _3 ?/ A3 \- y4 C
, ~6 ], A) Y2 Z0 `# N. R) ?4.5、动态测试：
/ I) R* p/ o$ u& i$ {* |0 s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)
$ f5 N: z5 {; y% c Y k* J j! u
- J2 p+ l w0 T9 z+ {9 Z+ D$ I/ O) J: L* A; j" r) _+ T1 k
AC90V 5ms
* _/ s4 Y" l ]AC90V 10ms
|* ^7 J% Q& W& g# K: S% s, UAC264V 5ms
9 b) ?9 s. w" s$ z; J& R4 N5 bAC264V 10ms * Q9 L3 a1 {" [4 [! Z6 K# ?
4.6、系统延时时间测试：
- b, C8 |: Y/ r9 n# B
' j$ b1 ]7 g. S; F, `0 h
6 v1 M) P3 K2 G4 gTON_DELAY @ AC90V，100% Load 4 w$ X `. x$ J
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 0 J0 P, L' |* a! _
THOLD_UP @ AC90V，100% Load
: B7 E, P$ }7 R6 TTHOLD_UP @ AC240V，100% Load ( l. S1 D0 R( `2 k
4.7、其它重要波形测试：, x, H5 J6 E/ p2 E1 P: G( \. p
' m3 s+ I. U. v7 H
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
$ ]' J) s8 g) z8 V; `( [; _' y- M R; t$ L, L( J* }) `
AC90/60Hz，100% load 1 D# M5 S1 H2 l& U) K0 S: n: y: }
AC115/60Hz，100% load 9 k5 }6 G4 V$ ^: X. L
AC230/50Hz，100% Load . y5 h/ j- H- e4 v, G$ d
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试
& s5 U/ D+ V8 @6 h
7 z/ Q. [' \- K. p" A) O0 kAC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 - R1 x1 a& v5 C
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 9 Z. q2 y* U! G
5、EMI 评估测试4 e) V+ X4 b% h* F2 J5 `/ P6 a
4 s4 S$ U% M7 T& X* J
测试条件：
. d% H* w9 R( W+ N6 k$ |2 |9 s* C0 q+ |: w+ `# c+ p9 o
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
! Z* x9 f! x" a! Y7 v
. z) M: W: x7 X输出负载用大功率电阻；
" m8 O$ R8 G& {7 M4 t& A3 G0 h! E8 B' J4 q$ p: i; n+ v
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）: d2 \; C5 F3 v2 n. E \ l
) a8 ~9 G5 r% B* i' e( R: ~AC120V/60Hz 传导 L 相 - `, R" u( d; i& e" i- C
AC120V/60Hz 传导 N 相 6 ~, l( U3 J' K5 M- w6 c4 \
AC230V/50Hz 传导 L 相
' h0 d Q% B6 S7 b+ oAC230V/50Hz 传导 N 相
+ O6 v, b) I! T3 pAC115V/60Hz 辐射测试
Q% Q) ?$ z: Q" D( \% A2 n! ]AC230V/50Hz 辐射测试 ! T9 d/ n- p0 w0 O6 c' p2 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