本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
5 [* R( \5 u7 G$ W* O: Q
% E+ M& p1 N1 X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 X$ |6 M5 o8 u! Y0 Q# x7 V# Z7 s& l$ {5 k6 j
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 l# v$ f% x. b$ G$ ~
0 o5 w) O5 U4 V1 Z# @ u; ?1、样机介绍：" k( { \1 ]4 r
. o, C- x3 A7 x" K6 M+ z% d
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。
: }/ r5 o6 s* L7 ~6 e/ ~$ d8 K0 C- \% C$ H; t' E/ p# Z' d6 N6 ]
; ]# v# T( S1 ~" A8 \) \
+ o( p" K9 u1 n4 U+ r& KCR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图 ( H- r, d. m# C
CR5149TJ芯片
4 M6 [0 |7 w) ~ }
5 @2 p: v2 D: ?1 Z- X- e7 F" }) nCR5149TJ 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 s0 ^, ?2 t a" w3 C
' x6 R& O+ i4 o ~, u- w! M
特性. }" c; y* z8 {$ f/ h5 w
% {! N. q- y8 R! @- h4 Y
● 较低的启动电流 (大约3μA)
0 g; B8 `) i) `* G. v4 A/ N+ W4 F- I$ b* g! X( B- g
● 全电压范围待机低于75mW* s0 s9 j% v3 N5 k
# X! Y4 M/ D3 P3 d" {9 ^- R( y6 `● 满足六级能效标准 G& v/ f6 P+ O5 E( b# T4 N
0 N/ {9 P% ^" {7 K8 ~
● 内置软启动减少MOSFET应力
" w/ i+ D7 Y9 C( ?4 ^# _( i5 E. T" o' w- y
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡2 Z! L- K" |, R. v
) Y' }) q* |) I5 U● 内建频率抖动功能，降低EMI
- Z; F8 }) v# ^ Z- G4 C0 L. U9 i
; q% q3 I: p, J5 [● 内置65kHz开关频率4 f6 n9 }6 t5 ?" f% \
( w& d/ |* E% u4 @% H9 D● 轻载降低工作频率. }2 Q) Q3 I' \3 K1 K
) G3 h+ J1 H; T9 p5 F' h: T
● VDD宽工作范围
- U2 X- ]; P: D, L
( e+ }: p* [' \+ p: T" {% f% {● VDD过压保护功能; E$ J! T, _' P7 k( ]
$ G+ G$ V" x% E- e. _+ P
● 内置前沿消隐电路
- B# A5 K8 }1 @& w7 q) c, c8 C6 J0 n5 U5 n. M+ \ i
● 逐周期过流保护
6 t; p2 X7 m, ]" t" |: o; k1 y6 @1 h2 V; P8 j# y* n6 y! H
● 内置过温保护
. B, J3 K P2 v7 ~. m. X3 s& L8 z$ P1 y/ ?. l
● 过载保护
; |. z" W2 \9 m
$ L0 N/ u: u+ G# c● DIP-8L绿色封装3 y/ N# T; c6 w
8 J2 o% S& p& P9 I8 { v
基本应用
# v/ ~( H) i5 Q) F/ q; \& Y; ~& q/ J& r5 a3 s, {" q' C0 X; u
● 电源适配器
/ |$ E( o8 W( O6 p
& r7 C" j& s' x: C' W● 机顶盒电源
7 z/ }4 |* h' n( C& j
0 ~- a" N$ Z5 i4 J7 ` ^● 充电器
% u+ A4 y" B4 z* g& L# X
( f2 q2 [4 y! W/ H. ?: q R● 存储设备电源7 p: v3 S! E' ]" P* p" r7 e$ z
8 n7 h, c' B5 R3 d# {- K P典型应用' r4 V9 I6 X8 B, J, D* M6 L
8 Z; z' V' y* Z/ j
- ^; l0 z' |+ @管脚排列0 n, N) g- K, r' x
管脚描述
& k; f2 r8 {! ^7 a' \, d+ _$ d+ r. ]/ X, N2 h8 `/ m; r
# D1 R Z) Y7 U( P0 f1 e' B
4 ?4 E5 | l4 e' ^; |5 ?$ ~, n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。
( O" K! |4 Y( _ e9 \3 e% ]+ T
7 V( u1 N( a1 y9 G7 g. q# v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。; n S$ e2 Q! x! W* P
( z7 G( V6 G& f" g) Y3 U. D/ [
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。
$ U4 o+ b/ C) o1 y. z. p/ D7 z$ b" {) ~ S: i2 \, }( T% |
2、样机特性：* v: _/ r2 N+ T% f+ l" k
* K7 I6 h! T# c2 h* r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。6 I- Y8 D+ o) |/ e* D# K7 h$ C
; G' e- X* K" V2 d9 D5 B. t( V
2.1、输入特性：
+ x8 C, K. M1 _: U% d3 v( E6 a- _0 m3 |0 ]& p- g" a3 q
2.2、输出特性(PCB END)：
! r" [0 V/ x, i! K
4 e D% @7 [" B; s3 a7 v% E) x$ D0 G
2.3、整机参数：( T9 k- @6 [; N T0 I
: C. c7 o: U! V& k
) g+ x2 ?( v, F2.4、保护功能测试：
6 |% T1 C- g/ v' V0 O6 z' L' {8 x5 Z/ U" w; w5 _4 Y
9 q9 X! i6 I! g
2.5、工作环境：# g( r& K, }1 E* O
; Y' z g5 A+ U9 C, V3 h" [2.6、测试仪器：1 u; H; U0 S' H: |. Q' k: W6 e0 d
9 r) ?; c3 ]2 Q; J& r2 P* O5 g3 H' P% v
{# {/ n" Z' C9 m0 ?& I
3、样机结构信息：
1 o3 T( y# R: k) W6 C& u- ]6 A: g2 e4 A
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。4 x1 E! I' A6 C
- S- v8 F( ]& m# I
3.1、电路原理图及 BOM：
8 a' J ]# X( L; t
) [( b5 @' i# r: c; J3.1.1 原理图：9 K+ W; k+ P& e9 g. }3 E8 q7 g
, l7 P7 t1 {- e, w8 a' e/ L
, }* F+ p2 v$ G* W! R' p3.1.2、元器件清单：$ K3 K5 s8 ~: w& l# A- r- x A
2 G3 K+ }6 N- I, I. `" G6 w- {$ Q" G. c2 a% c1 M3 L- S* ?
3.1.3、PCB 布局&布线：
4 E( S) o% | g9 A' P
3 o3 l& V, j9 t& OPCB 顶层布局
. N' m/ N) F! W1 |1 |# R" aPCB 底层布局
0 s, Z! g0 d- K: w+ t% d) dPCB 底层布线
% G6 z. X9 `5 f. {3 p; k3.2、变压器绕制工艺：; [$ q; v$ i1 u; S: @
9 h$ o+ ^ w" S0 \$ F- Z4 l3.2.1、电路示意图：; M0 w5 V6 B2 T+ J! t# b
( @: Y" M3 n( a3 z' P' z3 z6 X
4 Y8 F. S) m5 {9 I; m: l3.2.2、规格参数：
' w a- V7 Q) \ T0 A0 J
# i" v0 s5 U; {) o% `/ Q1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； ( ^ x: W" F) I+ ]/ A
+ m$ N, e, b" c4 r8 J: [
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
4 c; u& `" ]' ]/ O' d
. ? _$ I i# T G* H3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； 0 ?0 e% h- |0 ]
( T! R2 [' A1 }2 A: B* p1 W
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
- t" g3 @+ U, K1 ^: P; F" E
8 I; {8 F- j7 P& U; V7 {9 t, R5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； ! l' {! i2 ?# z, `0 R3 w
6 }1 W6 g0 R; q* f; s3 f0 }. }; T3 t2 y6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； 8 P: k6 B8 [* W+ [1 u5 R3 u6 g
3 V) }9 m I! h" M* m
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）)；
9 x% G3 m2 U) |7 d. S& Y/ }/ Q9 ~0 ~: ?" z2 i
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min； ' S j7 f2 e# w+ j% v
2 V. G9 Y/ O/ S+ i2 p9 }9）成品要求:浸凡立水；! r$ z5 K- l0 \& p$ f, S. x6 p
; J/ s5 M& \: ^$ w/ ?3.2.3、变压器参数:7 I- Z y0 |& N$ x) U, j
( x$ o. w( h2 y$ T/ a8 @% |1 j9 B3 A, y% ]+ E
3.2.4、变压器结构图：
( c' f1 A; r! v: Q; X
' r' T, d; h) M/ ~1 }1 A1 Z4、性能测评：) h: R6 W, _1 k6 \# ?
a9 ^3 r3 j# M; Q1 _ z3 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。
" s5 {: |1 A8 [' T" h' Y+ V' B1 p, `) G/ H2 b, l
4.1、输入特性：5 j- W% f, s2 _0 F2 S' O
' [3 O& Q- K$ B! e: ~% U$ q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- V. M b& `: U' r0 H, Y/ {( p R7 x# t
表 1 待机功耗
6 |* J3 n5 b' t: W4 ? ?: O9 H% g0 _( y6 O" M' Q3 Y6 b
$ W( ^ h7 l* D( z' T
表 2 输出 100%负载下的输入特性0 j4 A5 |3 E1 G1 p$ H
, u- s' z _: l+ ]2 }. s
& a" R/ b( c: J; z( V9 {表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
* K* B A2 d$ t
6 R1 w; x4 ?& K9 y
, A2 r9 g- G- J; Q% F+ I$ ^: n表 4 效率测试（PCB END）1 X* Z% [) ~/ D1 I, X; f9 x" c
4 _% L6 m) a4 \8 g9 }0 }% E& W$ [0 }% C) k& P
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
1 y% p& w% C" j% S$ Y9 W" }8 R4 ^1 E- a$ l7 O
9 Z/ T6 E) w2 B: O9 l
4.2、输出特性：! K5 X# Q8 Y, D3 q5 ]
: b6 l! y2 p( x, P% n# D4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
8 c+ o, _: r9 }* Q/ u2 U' A7 v" q; W6 J# R: z
3 l9 g: w6 P8 b9 W; ]* E4.2.2、输出电压纹波：/ A8 s- e3 a1 ?5 \
) V) ]2 I! p4 A3 `7 \5 a' E( V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。
& A: v6 R2 _. j$ ^$ Q& O6 b: z
; ]6 i6 b9 v3 o' [( h. y" q0 N9 qR&N @ AC90V/60Hz,No Load 1 g. t2 i+ ]# s) f; `
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
# F( y2 x# ?! E2 T0 n+ `, T2 a, IR&N @ AC264V/60Hz,No Load 9 W3 o7 L# ?8 ?; F' I3 Y8 A
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 5 ~) V3 j S* h& k" t% Q! W2 {
4.3、保护功能：
7 U. W0 [. j ^! p$ R) e! N# l/ O, f& I7 j' _5 D0 T6 J3 M
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 c& D6 v3 c1 z) T. U) Z9 h9 a$ {. q/ r/ q* [! L# c
4.3.1、过流保护：
) S. F7 X+ G. A G# u
( W/ s: i' X' N. F0 R- ?, s7 T7 G$ n0 `' C
4.3.2、短路保护：$ W7 p: x- z; z; z: r
9 T e# A" N8 @; x功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。9 x& D: f, j* {5 K8 u8 o, ^
- t/ _: B5 f' m2 K( e) c, I
5 V/ w- T8 [ |2 ~* N
# o2 t+ L$ z4 R( e' W2 O A
4.4、系统温升测试
! H; l$ A7 M6 z2 D
0 K! a( q. Y# P* V% t: W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。 w0 j" j$ V% X& L% C) A+ v( x
- l& [; p6 x9 g6 d
测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)- v, t% p# ?* @& N+ K
" O' v0 _( R9 y. {4 B* B+ }% t
! s' s, Y% t# A0 {5 V0 ^4.5、动态测试：
3 Z: m, }% X+ F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)8 k: r. \% D6 _. W4 E- S w/ _6 `
2 m) J+ D0 ~; B$ v' r8 {
6 Z ?- p8 L' e- W% W+ q- F
AC90V 5ms
6 I) r5 c& I* LAC90V 10ms
! ]! e# P* W8 M) E5 z, ~9 B1 R: dAC264V 5ms
4 w, g+ c% N; j5 W2 }7 \0 FAC264V 10ms 1 u9 m4 W# x- H; i; m5 x6 Z
4.6、系统延时时间测试：
8 Q" ^/ ^0 l4 }3 V- d9 O) g D, ]/ d. p1 v. G8 H
& R& o; N: \$ d/ nTON_DELAY @ AC90V，100% Load 6 B) G. l2 q8 Q. ]& ]9 D' z- j
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
7 D1 S# E9 j# j7 NTHOLD_UP @ AC90V，100% Load
7 b# _- B& P# Y8 J& A+ E( eTHOLD_UP @ AC240V，100% Load
) p) ? z( Q2 ^3 ~4.7、其它重要波形测试：( T g; n' A7 u% o2 h
6 r- i4 o0 D' k0 h+ n
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：. I, M- |+ z; a. ?3 t5 m. F' U
# g7 O! }4 X5 b4 _
AC90/60Hz，100% load
& q. l# b% W5 X1 f! SAC115/60Hz，100% load 7 _" [" l& t1 Q7 h4 }. A# x) w
AC230/50Hz，100% Load % c$ i$ k0 f+ x3 L
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试
d _3 U/ D, u) S9 @1 H
1 g2 G! U3 V+ _& k/ y4 _3 NAC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
& ?2 k' h5 V5 _AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 ) m% R* ^; G6 ^/ {- r
5、EMI 评估测试* ]" p g8 T8 N. n! A
# Y( g7 ~: W0 D- P" Q测试条件：, {% q/ ]+ ~. W/ t" C2 Q9 R, s
9 \, P+ A( ~" M# ^3 p
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；+ K6 I7 M5 f" y3 @- [
. G8 c; ]- j" P5 ~6 R
输出负载用大功率电阻；
+ `5 ^4 F5 R- ?& {' N, J5 H
$ q2 ]7 N3 C. d9 W1 G8 z: p7 Y限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
* O8 c$ G9 p# U7 Y" `2 e4 N0 X7 M: D
AC120V/60Hz 传导 L 相
8 c$ q* f2 W8 z6 h% ?- [3 zAC120V/60Hz 传导 N 相
7 T, \$ i) @- G2 T* tAC230V/50Hz 传导 L 相 $ M5 |. C O. U% V, s3 O' ^
AC230V/50Hz 传导 N 相 " v& w! I- p5 O* n) `
AC115V/60Hz 辐射测试
; j: d3 @' I0 m9 e0 I/ e5 GAC230V/50Hz 辐射测试
h$ t/ ~' F8 W! T1 N; H |
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