本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
' J3 X7 U; `$ d) ^. V. M( x0 {' ?2 @" n! j' A1 I- I' [
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 o: c6 r/ N e! z
# o0 g y' E4 H0 z5 d
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。
" J6 j- y8 ~1 [3 S# ?
3 w0 Z0 Q+ _) B3 D8 R i1、样机介绍：% H4 Y. }1 K( O' L
+ v9 A0 L- E: K
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。
7 l% \3 h( ~4 C r D
9 T& g0 P; c/ M1 [- v, a
R! h8 J9 z9 Y3 b8 P' _0 Z# H/ y# T2 d( `. c/ C
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
0 h+ O4 N& s/ |1 k( n- ECR5149TJ芯片! ]2 l* C* E, x
0 |2 l' m+ \! _3 cCR5149TJ 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。
# D8 R" D7 }* y* X1 @
4 l& R0 }2 ]; ]" V. O, C. k特性
3 l8 i% d+ ?: O6 X2 p- z' p3 d6 V# ]' k8 s( h5 ]
● 较低的启动电流 (大约3μA)
7 m/ O; q- \& d0 S5 ]/ G/ }' D0 b; h) t4 P: P0 i
● 全电压范围待机低于75mW1 j6 Y( Y2 r4 o& C3 V7 ~/ s# Y% P7 |
5 `7 w' r/ J3 j! z9 W7 q
● 满足六级能效标准
/ W, [* d4 y8 d& Q; X1 @& p
$ k9 b: z6 k9 x- S! @" I● 内置软启动减少MOSFET应力# V( F( N( R7 n
8 T" g2 V7 a }2 ^
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡1 c1 B4 \" V8 d3 I' Y; H7 Q
+ j1 a- U; A- z8 e1 r9 }
● 内建频率抖动功能，降低EMI+ b2 ~$ H; x8 Y; r- J2 J
- {* x: f: K8 Q% l
● 内置65kHz开关频率2 L* A' L, x* v7 b; q$ [- G3 j) q0 j0 b6 _
% r# [0 u0 C% r- h: @9 ~& n% f x
● 轻载降低工作频率
0 }/ H1 `8 I: C6 A% J. [/ w7 p: d
! T# S! ?1 k- a/ P# s● VDD宽工作范围
- Z5 `. d; B7 ~8 d0 q) H
! F1 H* p- w8 B7 g T0 {● VDD过压保护功能) E( U* n+ x+ c% f# I$ j
5 L" b/ g2 x' C6 p) r" E6 e● 内置前沿消隐电路
7 i' t& n5 u- t. ] r x( V1 \5 O7 Z# y
● 逐周期过流保护
, h7 Y. F* h' F' @! c5 Z, o6 u5 o) F
● 内置过温保护; k5 h _5 {% v9 A v8 [
# M" P. ^* ~& L' [2 c( r● 过载保护" i/ i) b k" Q& `
& P2 R: n w, t( ~$ x4 U3 G# x, ^
● DIP-8L绿色封装, X0 Q# S/ }8 A) P$ W; j" Q
4 ^+ F, X; G. ^
基本应用
# k4 e4 }$ @! M! Y9 C$ W, u, R
● 电源适配器. W3 V2 ?) N8 i* B
6 R$ w4 Q* \' H1 l5 _0 X% L4 O; ?% I
● 机顶盒电源
* ]6 a1 R4 Y9 O1 O
: j7 m% b) t) ^0 p9 Y2 {) ~● 充电器4 Z1 ?$ x8 f5 m- r# ?8 V9 s2 a
# i ]# j5 u h& ?, H" H5 O
● 存储设备电源
x% |/ S# e' ]. G/ u8 P' \6 S) g c$ p: _+ H1 I- |
典型应用: ?* r3 ~6 c3 z' F0 n% W4 ]
3 h6 i; F+ ^4 W* B4 Y
' c9 I9 n4 l ^ u管脚排列
& p8 S" y8 q' e管脚描述6 [, D. s" k4 A
6 D9 Z1 h( r5 @
# [% E" }) h( s$ t# r9 @ k# W; r( g9 E# c9 W. K! d
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 E1 x7 G9 V: j2 b
" |- t" Y( d0 y0 B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。8 K& t; P' {9 S- u' o
5 F4 b/ \' q$ | v4 @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! H9 M7 ~( N7 K
0 }' m# I2 P# s2 E# i% T* D! f/ g- ^2、样机特性：
0 {: R% j( m+ o e9 i" u7 x/ _6 T6 b$ l
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。
! [/ H+ l0 R# |7 P5 ]
+ W" j0 ^0 @, z$ H+ v/ d4 ]1 C" f+ m2.1、输入特性：
$ V u1 y' C! {" f, Q) B
, [3 D: A A1 G/ e o6 }6 U- A2.2、输出特性(PCB END)：, M; m( {* s. j5 J0 S( p
9 S+ r% B6 n/ p2 R4 D" Q: i. n* s
. e5 `; B6 T* r3 i" X4 p) F
2.3、整机参数：
! L8 ~" e, ?& ?& u% r3 U6 K/ ?
# Y+ |/ S+ n% Y; M
+ r; Q" U/ q1 @* T0 n: f2.4、保护功能测试：
( x& T% H1 U' X6 s( L: |* E
( x- ~+ g" B* W1 \* j: ^* m( I; G. r% p
2.5、工作环境：% r. }6 }' h/ ?4 v) p& s
( \! f) b# a- D8 p2.6、测试仪器：
7 _! o, G: O! w" k& T" f/ y
& ]7 Y- L, G0 U9 x. \+ E- c5 R8 ~& |# {& h* _$ |" g0 K) y1 u+ k
3、样机结构信息：6 l; Y: M- t% Z7 x2 Z
( U* J, r4 t2 |
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。
; c' ~1 m8 M, M: }0 s3 r+ o
) J9 ~" ` l/ r: x3.1、电路原理图及 BOM：9 G% ^! c& k/ p; T" x
! m) o2 u+ D/ ~3.1.1 原理图：! G$ ?' R3 J: s/ q
! F5 X# Q ], S0 _1 a
: `6 Q# k% G4 E, P- w5 m+ ?
3.1.2、元器件清单：+ ?. s8 M9 p4 _% `9 G
* k# M" x" J ]3 N& o6 n, f Y
8 l- K9 ?8 o# d+ W+ p3.1.3、PCB 布局&布线：
5 f+ G5 e* P& G+ ]$ S- l$ e" U7 I: O2 `( Z" ~
PCB 顶层布局 - V9 }% T& q/ A
PCB 底层布局 ' m5 ~. N" o: g) z' ~. w0 y, i
PCB 底层布线 9 E- W! e' K) a8 J! g* k
3.2、变压器绕制工艺：
. f- A, a3 N+ Y3 w( ?& l6 V; r& s$ n& ^7 |3 @
3.2.1、电路示意图：" D! _' [: K( x9 `. V& E
; B4 B7 N! X+ v* t9 ]1 I+ n+ h/ F; a# X- J) ]1 c
3.2.2、规格参数：
/ O1 K5 T+ F2 m# w+ T" \5 |
' k0 }6 b) Y, ?& Z% M1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
/ Q4 Y. ^ K3 e2 M" a0 D% D
( Q+ S$ L! N$ d2）材质：TDK PC40 或同等材质；
: }/ l% \2 r4 I% ]& `
1 a/ ^5 T; G; `, s3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； 4 O o! r% Y4 v) v! u
- x _4 w/ Z& T
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
7 R+ A- \8 Q6 `8 Z+ {2 ]# x- j4 ]6 p, Y6 |/ C* |1 V1 _5 x
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
* S( O% {2 L$ F# i
0 V( R, C+ v! c. v" ?& v6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
& P7 E8 b, @2 M# T% N2 s# Q; e* z0 R) \- L$ a. F0 E
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 B2 b/ _9 m( i7 h; E9 e' a8 X% y, c" c. k5 H7 y9 s" a
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
- C6 x+ ]8 l6 w/ U
5 W& d2 I" O: L6 Y- }9）成品要求:浸凡立水；
6 @! h& S2 \7 x0 q4 X" x' x
3 `- [& ? i5 ?& x7 O3.2.3、变压器参数:
2 Z9 r, h. X3 T" O+ ]8 d) G0 |8 o. {5 `6 w, p- N/ u8 r7 E
3 O) x2 V6 I( Z$ X9 M: G* J
3.2.4、变压器结构图：. x' X# [( N; j* h8 u/ G2 K/ J
3 Z0 b+ {) }. J& E4、性能测评：
3 x5 X1 t- w2 Z2 o. f0 G/ w9 O1 f
l3 I4 V' w: C K' Q9 D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。- B9 l: V9 W* g" }8 j) I
1 q0 w9 Q; P/ F6 ]) a9 ], J; K
4.1、输入特性：& U9 u; t" |/ d2 N* V
7 d: N8 f- u% F- j9 z8 o* i4 C
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。 # l9 H3 Z/ V! N4 W, t. G. ~
, j/ m' \, B7 `; N% t) w) E+ E
表 1 待机功耗- a5 v; D, {6 K+ @7 n9 E- r
0 `% S' Q: y$ b7 v- w& `3 x) B3 |# ~8 i& T, }( x
表 2 输出 100%负载下的输入特性4 m" R! ~1 }: b# w, ?$ P! [
R: \: i5 n% P( k$ j5 W) F
+ p& o( K! P7 `- F$ [0 F表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
) L3 k+ x" z: D) s& ^1 q& M& P: N5 W2 [2 L) D0 _
/ Z8 |# Y, A- K, I
表 4 效率测试（PCB END）1 u4 L# M1 o% M- h
7 U& ^% c& J) U- d# D3 E5 k" B2 {9 `, p& y, A J
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）/ V0 j" s; o$ G* S
. g4 z: R6 m- {8 x
- P) W" Q! |" }5 o# g: l, p) j4.2、输出特性：; G& y7 y% P* ~ H4 m ]4 B
% z+ k: P5 {. d9 P9 y; Z
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
. E1 l1 `4 i8 U) T7 V- l. q3 g6 f ?! B( L8 [& ~3 l0 |- ^
" I# i- |6 T2 O( h3 [9 p/ O4.2.2、输出电压纹波：
; T1 p2 o9 Z6 c( g5 v5 C$ Y, h- m9 Z* A$ J. f. H# p, h6 M0 Q
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。$ Y& Z ]% b2 x4 |0 K5 H
$ v% r+ s1 U' @% }( a' b" Q1 v
R&N @ AC90V/60Hz,No Load , [5 b) w/ P& q1 | C9 G1 g
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ( K# @$ f0 r2 j# l$ K
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 9 s' c$ j' L8 h2 P$ l" U7 j
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
0 k, a+ v; R' {2 A4.3、保护功能：
' U# a5 q+ J- S/ l
3 e9 k7 d2 {, S* f" M5 ^3 |4 p. u以下涉及过流保护、短路保护的测试。 $ C8 D/ G% j: J# t) ^; [% M: C, @
( H* d7 h9 G: I: ?" M1 `: G4.3.1、过流保护：/ v% m! s7 [1 G Z# w# R. a
" _" j% w" ?9 h6 _# V
: Q( y0 E8 {( y. ?8 L# [
4.3.2、短路保护：
4 Q- F" B3 w- d) {
: i# k0 \) ]3 T功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。% X$ k7 `+ `3 @2 H
- R0 J/ \* b. Q7 ~1 p/ r3 i$ [% J. y; V. T! q$ X( Y s) C$ K
! |! D, q& j, m t4 a0 C, B, J! x
4.4、系统温升测试5 f5 v& _# L# E9 J- ?
: ~# U3 }& y/ [5 _/ B7 @
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。/ V2 w8 N: D+ |
. V k a9 a) c6 d9 E2 r1 j测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)+ g- c2 I- R: V. [, s9 T2 o- S' u8 I
6 d1 ^4 {# V4 f8 U L5 E! ]- q3 I: N) z7 F/ @' }. o
4.5、动态测试：
( H! g4 \) C4 ]7 C* C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): R+ t8 M4 U. Y/ d0 Y
) y+ N) y |5 s1 h# m
9 j5 g& k A* K7 _0 R2 A
AC90V 5ms % ]. H# }8 T4 `2 }. ~
AC90V 10ms
" n4 g# j9 ~; I5 N! VAC264V 5ms # y& W' B Q# ]; X: ]* \
AC264V 10ms
, }' h/ |8 A e$ i" e4.6、系统延时时间测试：
& e* q: j) K' p" ~/ H* d' V8 h" V
" Y( f) j- h8 V4 K
TON_DELAY @ AC90V，100% Load
0 z/ @" R3 I$ f# D7 G$ ?" aTON_DELAY @ AC240V，100% Load
6 ?+ C# I' \8 TTHOLD_UP @ AC90V，100% Load
6 u! K- `7 ~& x: KTHOLD_UP @ AC240V，100% Load / ~3 m4 m% F) [& H4 y
4.7、其它重要波形测试：+ I% @1 K! {7 G4 s4 u* o; Y9 Y" H$ l
7 j4 D3 g( G6 V% Q2 K" Y
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：; M: N4 f( H$ _# v: w/ Z0 I
+ W- O [1 {1 j& DAC90/60Hz，100% load
, f% u- |! Q" n6 ^' B5 u4 Q7 A# O( WAC115/60Hz，100% load W8 ~8 x9 F8 m# k# W: \
AC230/50Hz，100% Load 0 p9 ]' b) c0 r. x" c
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试
! }$ ?+ M( q j, d3 a- E) q; ]9 ?% a8 N9 y* U# I& W
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 ' ]; K/ Q6 G, N+ E4 e& U5 y
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 3 I4 j& e* b; v; f( O" H
5、EMI 评估测试( O/ H, {- X+ J
' j$ q2 J- H: M6 \1 v: N$ y
测试条件：0 ?: e5 @7 m2 d- u& I' g7 Z; e
* S4 r3 Z i1 U5 y% u
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；/ C) A# Y& |( e- f) j5 k
- n' E7 ?" f& b, l
输出负载用大功率电阻；5 {% {) r' i6 a; `+ m
1 t5 L* B6 Q g6 Q$ m限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）% i, r1 R3 I4 g4 M& _8 Y5 I
+ l; t3 @9 Q4 W# l1 {4 Z0 SAC120V/60Hz 传导 L 相
( d+ w+ Y: T& tAC120V/60Hz 传导 N 相
3 [. L* q. _# r. b+ J5 ?# @AC230V/50Hz 传导 L 相
2 s( K7 Q* f+ BAC230V/50Hz 传导 N 相
# h q/ m- n+ ?0 d- @AC115V/60Hz 辐射测试 5 ^( z# J9 D4 G( w6 A& S" O- u4 G8 i
AC230V/50Hz 辐射测试
% x4 J+ o. R7 X* b) 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