本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
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本文所介绍的是基于本公司主推的CR5241 10.5W充电器方案。其中，CR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。7 C1 j7 Y' B D4 Z9 ^5 ^
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01、样机介绍/ z8 y5 k0 r7 O1 c# N$ r7 j& T
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该测试报告是基于一个能适用于宽输入电压范围，输出功率10.5W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5241。
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/ T% r; G$ G2 z9 V/ M: X7 T' d# q
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
# S& [5 B7 S3 {关于CR52418 j5 L- h& E& K5 M! A: r
G) T. @# K% y; B; L t. F( \
CR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
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; s) \# X! S7 ]1 Z- ^" BCR5241在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65kHz。当负载逐渐减小时，振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。
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1 F! H4 [5 _$ L! \% |+ Y1 i/ v' M芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。* l" ^. v; M! f9 J0 w9 O
9 S6 A" ^+ E& e4 hCR5241集成了多种功能和保护特性，包括欠压锁定（UVLO），VDD过压保护（OVP），软启动，过温保护（OTP），逐周期电流限制（OCP），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。: d- n% ?8 D3 R2 Y1 X
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芯片特性8 `: K* M- \2 Q/ ^" y
7 Y' U' n* A; t6 g9 W/ D● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；0 F7 a/ T& J2 H: A* E
% k: F$ S3 X# o& {+ ?# C: K/ \6 h● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；' n1 b# n. X6 K
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● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；7 f6 \" p M: H2 N6 P
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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
7 \ B0 V! P7 ]; G7 [: v Q+ S6 k& p7 @9 X
● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>80.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
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● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。" G4 l6 k" X# i. |2 W6 C+ \! }
# @; T/ ^0 [* @, m6 X基本应用, t) I. ?" d% u7 Z: v
; g3 q5 w2 V4 Z! [% ^) S5 }# j9 S
● 电源适配器
, Y9 y& T7 a- F9 o. w& U5 |4 z● 开放式电源* \+ E* @; k+ \
● 数码相机和摄像机电源
6 ?* z6 D& j7 y k3 ^● 电脑和服务器辅助电源
9 u3 O9 s% P# ?; }# l' Y● 机顶盒电源/ a' G5 S v0 n' m5 Z' D
● 掌上电脑电源$ [; k" y# M9 W4 @
# |% b; u. L' K
引脚分布0 }, r$ P5 [& |
5 k5 {' w8 o0 K6 y6 h引脚描述
& l" C( U( ] j2 N0 R( G; E$ k: {/ }$ a ~9 V6 y
/ p" @; b; J1 ]! v$ D" Q8 f; p典型应用2 @: E" C% E* M! E6 b
8 ]# K7 ^, f. [+ B* j9 S9 u5 p
- j5 f& J1 A5 x. {该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>80.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能；由振荡电路产生的频率抖动，可以改善EMI特性。
0 @( k* w( H1 c! B6 z0 T
8 \6 |, {) U/ Q1 k; C# q0 l8 }样机的变压器，采用了EPC17磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。3 _/ r; @7 d) i: C. n
/ o) O" s8 m" Y" w# z02、样机特性2 I6 u- R- Q; j
7 K I- P: m( x3 l7 D- }2 P
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 R% o; F6 F# y' G. L) }: t5 e' l% i
; X; \9 \9 B8 Z4 q8 _2.1、输入特性：
* ~; F! F: e; e; F( ?* e! ]2 [6 ~1 M6 v
2.2、输出特性：
& r) c% M) ?" n* |1 m( X, P3 W2 M5 J7 M+ Y# ]! E7 s8 |4 a$ m# e
2.3、整机参数：
" N7 _$ Q2 D1 r# t9 |. ~3 F4 [# f, K! P6 k" o
2.4、保护功能测试：
% ?) D9 J* _1 z5 {3 G' j8 B
# m# O, {2 ?" d! m2 _2.5、工作环境：
+ A% G3 n" e, f" A+ d5 P6 |5 i
2 I$ D2 H) c- g9 |; d2.6、测试仪器- D8 a# Z2 v6 c2 l, t1 F
: ?; q8 O% ?5 q03、样机结构信息
: _1 j2 W4 u' p+ J5 V1 t9 K
2 |$ z2 P3 g$ [9 c+ S* A7 B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。. R/ s2 V/ O7 j* ]9 a
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3.1、电路原理图及PCB 版图：
3 y+ t7 O2 U( ~. T( C2 e/ l$ x, }- q, V9 @3 P9 W$ b
（1）原理图：
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（2）PCB 版图：+ }2 ]4 M0 E3 B* }8 {
& s. V! Q ~# v( U$ t
% k2 K g* H/ d. |
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3.2、变压器绕制工艺：
2 j/ R/ f" D9 I, @. S$ a) L/ Z% _9 y( t" y7 `8 q/ w: m/ P j- N
1）电路示意图：$ m! @ A/ j0 `6 u
2 f6 k) e1 U" t+ j9 M/ M% w( h（2）规格参数：9 J0 ^5 j3 l; m
' ^5 E( u; G7 E! @2 c$ Z+ g" G: ^1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；; x! E& `! A) i* P+ s- |/ t
2）材质：TDK PC40 或同等材质；( ?- Y; n. D, D! p2 n$ V, M# ]
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线( I$ D6 {. Q7 M8 A: N
4）次级: 三层绝缘线( A7 J% C! n' s1 g, {
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质) n1 |$ g7 S( n7 O8 }9 ]; C+ N
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；# S: `9 z! I. \, Z" i' }8 k
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
# E" D; g1 u0 L+ F) X8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
; T1 R3 A& q% I9）成品要求:浸凡立水 z& |" L8 d. i" @) Z) f& Q z
- @5 m/ Y: C; s7 {, h(3)、变压器参数：; l) z* F7 `3 r& c* ?: g
4 p& ]0 B6 x) Q9 E$ ]3 ^# z: h* _
' t+ z" O) ~, S. @4 s2 N（4）、变压器结构图：
2 z: k* k; m; P7 R7 A- t3.3、元器件清单：2 W8 R9 J9 m, ~6 D2 C; g4 m" @
+ h a2 R8 A% p/ P( m1 d8 o. t
% Z4 i# D1 D$ r8 Y$ K; v9 v E2 J04、性能测评1 p" H, P3 @$ j
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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。2 E+ y6 j/ ]- s2 c/ ?/ O* ?5 V
; ?# x. v+ ]9 r. O3 R( o4.1、输入特性：
7 P5 I8 I0 z% T6 X; o% t9 W0 R& E9 J1 [7 f$ P2 y2 \
本模板经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)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。7 ~; G3 F; C ?; m
& L5 o O. z7 A+ H7 W \! c# M- }$ y5 [7 n
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
) y) D- L" F" w. N! L; ]/ C4 h
0 Z% L, L8 {: S6 s! j4 \, i
% ~" n; n% B. k& W表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
4 T7 r& ]! |2 V& r) C/ N) V6 i- p H; q& G
! v3 u! z$ K, b1 F A表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:) z# l6 v/ n4 ]% e
3 K+ t% g$ D3 v& ~( o
4 Z. Y3 R ]! H" Q* I. Q7 ?! @; H* q% G) d
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
; l, N: x' e _3 S( }+ N ?1 c* m" z4 W _; R: @ J
4.2、输出特性：
- e% Z+ }4 _) {: c6 B. [$ ~# l/ \$ w5 l
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；& J+ z5 |' P8 v( R
2 `1 ?4 ? [' E2 l' H
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
3 s& c& Q( r0 M& |7 q, v: Q6 e4 X. P" {7 j3 g+ z' M1 G
表4 线性调整率和负载调整率:, v" p3 B4 }+ W. a8 n
4.2.2、输出电压纹波：
6 |$ O5 F, S7 Q S4 Q
" y: X( f% I3 n3 E) Y) y) z" `; w注：纹波及噪音在20AWG/1.5 米线端测得，此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。 y& S; a7 {+ Y) Z( [
+ g5 l* ^; `8 e% G, }1 r
表5 电压纹波测试
' E8 j' h. b* ^' O* e! |, t5 X H. m, X9 }% I
纹波噪声波形图：
* ^$ c. F: o& ]& {3 k( n6 p8 E Y4 {7 C1 J* E! v
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load $ N2 C9 R" z* a; G( ^+ E
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
; D2 t: M" K! Z8 zFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load 7 W `* R) ?4 T9 n
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
( o: Y8 j1 }9 p' K4.3、保护功能： i h7 ~3 I3 g& c0 ]# P: J( j
6 n; w4 U9 |# U' j6 ]以下涉及过流保护、短路保护的测试。, D6 }0 K* v1 v. U+ p
5 o& @) n! P. l4.3.1、过流保护：
7 A& ]# r) z6 F4 X; w( w& ]; S2 G
/ h8 t/ H" v* D+ j9 M9 H4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A* }# S( n& j7 O# C4 ?% ]( F$ \3 R
* a5 v; [8 J' |5 }$ {4 J3 {( M- ?05、其它重要波形测试
7 d1 S) `/ j3 x" F/ Q% b% }/ C
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
$ P6 R, G& J: F# G4 v
+ E5 H7 s6 k+ q: b' y! M4 g" \+ WAC90/60Hz，100% Load 7 @1 `- l! u+ ]* K& K
AC115/60Hz，100% load / p4 h; @! o! q$ w y
AC230/50Hz，100% load 3 y! ]" [7 k- }1 I" e; A5 O9 P4 c3 q
AC264/50Hz，100% load
; D- S/ {* L# e, f; \1 eAC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
- Y+ S! X0 o7 C; MAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
5 c+ z0 |% ~% Y% L% c9 q06、EMI 评估测试
! ]2 L* X! Y: N1 `5 ]+ p4 B# X: R! N1 B' v) k+ H7 `
测试条件：; E/ X9 r2 D2 `+ G
. @% p, A9 f4 ^8 }: ]2 I ^输入：230VAC50Hz；
f# H; b. H. w1 _ ?: F输出电流：2.1A；
" X4 U$ w6 M5 _! U2 Z负载类型：电阻；" N, F8 k/ _+ b2 R
限值标准参考：EN55013、EN55022B
. {6 X1 }. d( o, G
- T @6 V. H ~$ P) H传导L 线测试PK+AV ! K& Y" @7 d" w7 Q! k
传导N 线测试PK+AV 2 J: u" {- n; Y6 n! _; I3 W- Z2 }( j
辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
提升卡
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显身卡