本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑 8 I9 b2 w% _* }/ y/ W
( Z) l' r+ V2 N. G$ w1 ]
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。
, K: w/ A+ A/ c4 u/ n
' y, w- w% `4 C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。
+ x, J6 d4 X& t+ s. U
1 v/ C$ w* ?9 E" M+ k$ w0 Y4 H! o {1、样机介绍：& C: X% |# V! R8 A# [3 U
% G" E. o2 t q: n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。5 G" R1 g3 ?5 @2 v6 f
. ^) d/ j& N" X- R# X" L- b
/ V& q. d) y% I6 B9 O4 X
7 j6 u6 ?" Q7 c' X$ CCR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图 ( {5 Z* |1 g+ V- m4 F
CR5149TJ芯片( v% J. L2 q; h8 Q
/ B- E7 ]" j: s1 S# N4 H0 `7 QCR5149TJ 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。
; ^ L% a% g; ?: |2 k1 r7 y8 d; i0 Y# P7 o$ j, a
特性
& c3 @% [5 K9 P% q3 R" ^
& }; M% A: N4 t8 k$ @! H● 较低的启动电流 (大约3μA)
+ T- D0 O% X! d/ e9 B/ R: t- q2 O% S* |0 }3 o, I
● 全电压范围待机低于75mW
+ Q( y0 ]7 N. }2 O$ H( d/ E
2 k* G: l, U# C. p U! y● 满足六级能效标准7 p) V1 k2 H; \* S' E( b( Y. i0 i
5 w. g: ~- E) r) s● 内置软启动减少MOSFET应力7 X" }$ a8 y3 L# L1 R
9 c6 X: c \& G8 d; q
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
9 l4 v( Y( B4 k; G
7 z, Z# Y, ~% r/ o/ V% n5 u& q● 内建频率抖动功能，降低EMI
; B3 Q7 n- }0 J9 F* v, I9 s8 Z- J
● 内置65kHz开关频率5 T! ]( f* @# \* y; B, [5 N% v
: }* C8 A4 I) i
● 轻载降低工作频率
# ]7 ?; F& C- V& ^. y6 T$ S$ ]6 | L9 L& b% `2 m$ m8 Z0 m
● VDD宽工作范围: Z7 [' x& {9 v( |6 m1 B; ^
! y7 W+ }1 @- w) i+ B● VDD过压保护功能
, C/ O9 y9 J1 ^/ z G9 x3 }6 L% h" Y2 O3 Z
● 内置前沿消隐电路
5 v# Q& ]8 V" f% c* u# \$ q. }" q% V
● 逐周期过流保护
5 s E! @8 c. W- ]2 }! r/ ]1 g
● 内置过温保护) l- I: ]. T) e: V
* C w& `1 t, p/ y5 J) w● 过载保护% E: d, B% p7 ]) W
; |. g* X' U' w! H# ~5 Z0 P: E
● DIP-8L绿色封装
# t& m7 ` A% H; t6 M1 Y% ?- D! @) y" }6 p% y: x" Q
基本应用
; O. S2 X; J( L# g/ `+ l) W- x* h- g8 M' a1 D/ @' Z# S
● 电源适配器: R/ x, i/ }* k. ]
" C1 b" i. \: D% j. ~8 G6 @● 机顶盒电源
1 B% F' w3 L! s/ `" E! a7 c9 h4 f6 a5 E9 q+ |4 \" z/ K
● 充电器
7 R: Z3 b8 n( t: A
* H1 q B4 |8 ^/ H" h9 A$ R# H2 j● 存储设备电源
' M5 F5 k% S: K+ N1 j* }- @
( x- i @+ J9 q& j `3 Z典型应用% j7 Q6 o3 [' {) p8 o: Z$ G
) p3 S5 e8 J6 W7 w2 o7 F& ^
- Z# L: q7 s4 k3 H6 A M
管脚排列
/ Z/ d, W5 r9 `% a7 A9 n管脚描述
+ p$ `7 p' Z* F8 k( i; D! b, c: @5 H0 G) j9 Z3 q
0 D3 j, @! _. m' y# m
( L4 X8 k- w5 ~; 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。' G4 r4 v% I2 M* r( d4 R V
3 h$ |5 J- f( r- p- L
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。
: s9 u/ c u. b% h% @! U$ Q9 P6 I: ?; M3 ` [. t8 w
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。
" B) U v2 |6 e+ m( \8 m
* N1 e! U6 l. y1 J' P2、样机特性：9 x% r- D [9 n. l8 ?
/ R/ ?) R4 N1 }$ e! P$ i: u! ?. k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 X6 n5 e9 d/ i3 b$ l: p, _! v. N) [' q/ s1 y& w
2.1、输入特性：
) c) }' k) _ G6 W1 I1 A$ L- ?+ Q6 s6 [3 @( Q7 n1 A
2.2、输出特性(PCB END)：
! C# _: K& V2 \* q @9 L* }: X8 S) n6 x
' Z6 z% p. \& ]' _1 ], C) L2.3、整机参数：
4 T) ]3 P o& K( R8 j" V, k! o; ~- ^2 H& F
1 m" |, _3 P' J
2.4、保护功能测试：1 A* x/ q9 A; `- t$ D
. E2 j3 m: [! L2 j; q9 r
) b# N3 }7 u, `" h; b4 J8 H2 B
2.5、工作环境：8 \( U7 G; {5 ~- }9 C! o
3 N, u* D3 T- W2 S
2.6、测试仪器：
. _" }4 Q& _2 Q1 A ?* g
! W) [8 R8 B# }8 g; m0 e4 r" k L" H( w
3、样机结构信息：
) U5 [0 a* {9 F0 T* @1 d5 @" T9 `9 ^; n) z( R% v8 P; h3 S
本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。
- f5 P$ ]: M S7 @( v
8 Z( s# q. A" [- i5 l- A& J3.1、电路原理图及 BOM：' g* F3 `6 d4 N
: E- B8 Y1 ]4 c3 L3.1.1 原理图：
$ U6 b, E. M2 _0 t+ Q! u+ h' q) x# P. ?$ M3 t
* c, q' F* w ]2 _& F' t
3.1.2、元器件清单：
2 C: I% E1 C4 j6 D5 u" {
, J% {2 ~; \! Q) U; B+ k3 {3 @; k0 {
3.1.3、PCB 布局&布线：/ j0 I& A3 n" Z3 }( Z1 I e
/ q) W2 C6 f2 Y8 m1 APCB 顶层布局 / d1 U8 n/ ]( ~; u0 C7 v7 h
PCB 底层布局 8 v7 W0 Y; ]9 r! ?# \) @/ L
PCB 底层布线 ! v' T5 V' F* |# d" ^
3.2、变压器绕制工艺：
: `4 w( l& R; N3 ^3 |3 ?
1 ^* y( X$ @( t2 k F3.2.1、电路示意图：
$ x" R3 e0 U+ f# {" f/ E. I! [) ~, i* t7 ]+ F2 @
4 a% A1 R! J- s& C3 I) F1 _$ N5 s
3.2.2、规格参数：
! v. ?7 E9 o9 A0 z- ?
: r3 y# t7 b/ P1 i( s$ k1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； 1 ~1 N1 Y( V v& U4 L. m
: ?% A6 C3 @) Q. i- l
2）材质：TDK PC40 或同等材质； 6 Z& M% l' _- W3 A6 s
3 }' U' W4 l0 M6 b3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； 9 }4 Z2 ^. }. E# N+ `
* \) }4 j% Y* Z! l) B) u. o
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
" I/ d5 \- ?& w `: R3 `2 V2 A
& g9 Q4 i3 Z5 ]: H' I% i$ k. ?5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
$ R! Z& F8 c2 k; p1 H1 ?/ j% g! E5 `& ~* Y- [4 S1 ?
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； # O/ j) ]% z1 g
" Y9 Y/ r" S: Y7）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）)；
' g1 I% a7 b) [9 N# |6 ~2 |# q. q! ?; ]1 G5 b5 _
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
o+ G8 i% B& m k/ V) @ O. l2 ^: L0 d
9）成品要求:浸凡立水；
( D# o L" n, \; ~
. d& h l+ {7 o, j3.2.3、变压器参数:4 H1 L( ~/ x( s# W
" b) _0 p' K' O( A8 U) `
1 t. D' g$ O. }6 l: ~0 \* [
3.2.4、变压器结构图：5 s. w _& w$ P- S1 \, [! J) [
( h& h! ~! ]( h$ V& T9 U- Q5 {% V4、性能测评：
! _0 v1 R2 W1 U2 q* D: u. Q. b/ u3 n0 {. z+ O5 k: I3 j8 Z# q
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。- i7 f" `1 t, l9 M2 x6 a& v7 y. _( t
) v, F5 A0 O+ C2 |2 U* @8 @, q
4.1、输入特性：, T, |4 T; ?3 ]1 v+ D
1 s/ E% q5 m! k9 k* y8 j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。
5 L6 W9 G9 Y& }1 K
2 n5 s9 }4 q0 |7 T$ E: I表 1 待机功耗; i% g$ z a( ~, B1 Y2 T# V- k
$ @4 u0 A2 } m* N1 q! E% z
* E, ^$ @- N+ p) `- t8 e, o# m( [* m表 2 输出 100%负载下的输入特性( f! e; r- L& c+ i
' w1 S, p m) X& q
3 w: }0 V( s! {* R3 Q8 c1 ^表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
# t3 X; d9 a/ J3 R. x% G; z: e# m# b/ x5 ?. ^5 \
$ W7 p+ n; f* s8 V# v8 }表 4 效率测试（PCB END）
. N; I; s, U \
% j% E6 n" J4 S( d! f) c; s- d3 j9 d# c+ J/ Z
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
2 V& m- h0 x6 W& m! H# o7 }' Q1 s E- T8 L9 P
" T3 d5 q3 D; [$ Y: M3 \8 t! F4.2、输出特性：
5 h) ?* O1 L8 G" L2 N# s# {5 y+ X) G# ^& B2 C7 ^) R
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）% {0 e2 H$ L+ O6 ^/ t5 T2 w1 l4 Q& r
}5 R- b+ v$ }/ ^
- y' V P% i" ^3 w% r4.2.2、输出电压纹波：
N! r( {4 R1 T" {& p5 a2 z& L$ ^, s7 H7 V; h" L0 b9 U! P
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。- l. Z& q: J9 E0 ?: W+ u
6 C# C) f$ J s8 u
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
# v3 j& ]) C- Y, j( f. {: UR&N @ AC90V/60Hz,100% Load
, ^4 H& z c2 KR&N @ AC264V/60Hz,No Load
: Z2 x$ A2 G0 L8 _9 n$ W# WR&N @ AC264V/60Hz,100% Load . O. x S; Y, m m* h# Z2 |: E' ^$ B$ e3 r
4.3、保护功能：
2 C* z1 f6 Z" ^# I4 M' k8 j8 G! Y4 `: B7 `
7 O8 e- N% ?( `$ Q以下涉及过流保护、短路保护的测试。
/ S% `% ?4 ^0 I/ W6 M' I h6 S6 f0 k) M( }% X* ^
4.3.1、过流保护：; I4 ~9 h% B- E/ L
o/ n3 F9 `1 N9 d2 P: J2 d* m6 A' h3 O) k1 }0 J
4.3.2、短路保护：1 p7 u {/ |5 \
9 t3 F( ?, a9 } M4 C4 b
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
8 d5 A- a; \# a9 E5 X# f) J$ K9 J* O" g! u
* m; ?: F1 T3 o+ ^+ M ^+ w+ l5 r
, n# g1 Z1 S$ I4.4、系统温升测试
6 s% i. J/ F& w& p }7 M" p/ [# V, K$ \! g
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。: Z/ {- b2 u: o0 F' X+ I
/ L5 b* e0 s. W; P. c; H0 B测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)
, a; m) z& F, H3 _% ~0 [7 f, A9 i% ]; ~4 _! w
9 C4 A- b0 I$ A
4.5、动态测试：
9 s) V/ y9 q; 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)4 `7 ~# m! e7 I. }+ e9 C9 U
8 P5 o2 P$ p% D. b! a/ ?7 r) z
+ @, q/ M% ?3 m7 a BAC90V 5ms " |6 I; w# z" l t3 e* E- e
AC90V 10ms - ]) F7 _# T: ]/ v! K( r
AC264V 5ms r, {) F$ H/ \) y
AC264V 10ms
: c) \% H& ^& l& n: G) f l; [3 f P4.6、系统延时时间测试：6 b5 P! f; m' X
$ t5 f$ o( g8 n6 {2 V, \
6 Y5 q" S* }3 A( j
TON_DELAY @ AC90V，100% Load ! F/ ~# v5 M) D6 G2 [1 C* l7 K+ L2 f
TON_DELAY @ AC240V，100% Load : o% c2 ^9 J& i
THOLD_UP @ AC90V，100% Load , n; l* q$ D8 b3 u. H! Y Z: |
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
& i4 b1 r" z. _0 g8 Z4.7、其它重要波形测试：* P3 P; I/ y2 F2 [% t% T
+ U, M- h1 @+ f( c4 s7 m( bDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：6 b6 J: O7 ]/ [* Q) G
. d; s. E# C5 e" W& pAC90/60Hz，100% load
: t8 ?+ F l4 i) E! U. RAC115/60Hz，100% load & K9 e% G* H0 `! f$ q; S
AC230/50Hz，100% Load * {! C1 h9 }5 o# P9 q
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试
+ L8 E, ?1 ?4 B8 `7 ~
! w% ~3 |- Y: R4 X" ^6 ^$ jAC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 - }: x. n+ ~1 ` W
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
% r2 {$ Z8 S) [- Z5、EMI 评估测试) D D" e* S$ C+ P2 R' R" f! A+ ~
- \* d; ~; g: r7 A; _
测试条件：1 t. K5 }, N1 O
+ M( d4 v5 D9 g" j. i输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；( h& |: a V6 N6 h+ k
f( c/ _4 J+ O1 t0 V输出负载用大功率电阻；
, C1 j7 I/ [3 H. L6 E6 { `% l3 b# K$ v; I
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
: I& ^! \2 Z* T% Y* s+ y) ]5 y8 i9 T! f; @6 P
AC120V/60Hz 传导 L 相
/ V; i5 ~- s0 ZAC120V/60Hz 传导 N 相
& l8 {( x" ]% n- m8 A2 A: A& `AC230V/50Hz 传导 L 相 ' ]4 n/ T) k7 U' |) z& d$ d9 Q
AC230V/50Hz 传导 N 相
; Q6 X5 H% v+ a3 Y& nAC115V/60Hz 辐射测试
1 K6 m- ?' ?7 N X; [- a! k0 q/ ?AC230V/50Hz 辐射测试
% L* \0 c! W9 B3 j) W' z$ W. u/ e |
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