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。
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& o3 v4 [' m3 w# O01、样机介绍9 U( {* M; ^) E2 D
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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。( T/ _0 P- a* g; x
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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图 5 q3 y% w; X1 _0 \$ g! V4 D% Z3 w
关于CR52414 P* @, C2 L! P5 k1 K
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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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CR5241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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- @3 N8 W1 P2 W7 c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。
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CR5241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。
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芯片特性
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# V% n' `' k/ c● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；0 l) Z% q& y4 X- n
* q* Y- I. `) k: o4 Y/ M) {● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；5 F" v1 K1 D: e* r. O' T& r! W& o
0 [8 ]+ d" {) r! p● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
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( n# I, d" s" q, l% u● 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”4 X$ z, t- ?) L
) D9 a/ Z5 E/ R9 Z● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；4 l( o- W- n9 n% E4 P1 L2 }
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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。
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基本应用; s' _$ F; e) n/ C7 F, |' T
! t$ P7 u: e( t# T. m$ B2 b● 电源适配器
]6 ?3 K6 L& o7 s# o( y● 开放式电源
7 L2 z' G5 W4 T! a; }! T, \4 g● 数码相机和摄像机电源
9 P& W; S4 B( X8 _; J) y. m( G● 电脑和服务器辅助电源0 B4 X* j) \/ Q" t, z. E2 I
● 机顶盒电源1 ?" [/ y+ i9 [! w8 w i
● 掌上电脑电源
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6 D9 ?3 h, Y+ Q4 j/ w引脚分布, V+ Z! n" v/ H8 }% k" @- C5 X; e
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引脚描述
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典型应用
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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。- d% L# ?& C! U0 V0 e0 {" b
9 X; ?% |- w2 X; L# V$ s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。
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02、样机特性
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- k3 Y$ d! w- b' Y: l- ^- ]1 v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。
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2.1、输入特性：) @$ `/ V3 p# l! _. B
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2.2、输出特性：
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2 ?/ g5 p0 E% v7 q% A1 B: @, Q2.3、整机参数： V; {7 A6 e: j1 F) \
8 R* |- l3 {) I5 S% j2.4、保护功能测试：! {. x6 {. L$ a: V% q! ?+ Y0 L
- V, D: K$ ]9 S9 o! |4 d' d' s9 O2.5、工作环境：
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2.6、测试仪器
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5 J* Q q/ L& ]% d# b' F- M2 B03、样机结构信息
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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。) W' m4 ?- a) x
7 C) H+ T6 {+ u) D3 V. d3.1、电路原理图及PCB 版图：
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（1）原理图：9 d! U, z( u! T) ?. o" C3 x. c
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（2）PCB 版图：
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: d+ V: j7 d- D+ h/ c1 E& X3.2、变压器绕制工艺：, M0 p, L9 ?9 l2 q( F
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1）电路示意图：
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（2）规格参数：& O9 [! K( F) Y6 K& g+ x
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1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
6 v4 m" r8 O4 u1 t9 {. a3 P2）材质：TDK PC40 或同等材质；' N: _! F4 S4 v* V
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
5 t/ i. x4 V6 \. P. Q% Z' A4）次级: 三层绝缘线
/ c# O! P: c, b# _" q% D5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
# P' p, g: b" I- k) Y6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
9 C/ x4 }4 P9 M. p" R. Y& t7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)" K4 i9 X) v7 I
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
J8 x" v) |% t4 f/ W9）成品要求:浸凡立水
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' ~$ F+ |4 v3 e4 c* B e7 Q(3)、变压器参数：
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1 Z+ k7 w0 ?' E, V5 C（4）、变压器结构图：/ L0 |' h6 q" e/ G3 e" V: Z+ k1 Z
3.3、元器件清单：
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' x( v$ T0 E5 D9 ^04、性能测评
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0 l8 z1 R& ?- ]3 b2 `# B' O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。+ h- X2 B/ \5 ?0 d! q- h8 v# `
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4.1、输入特性：8 X: ?+ o% \9 D- j
- B. S2 [9 ~3 u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。
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表1 、无负载待机功耗(无假负载):
, [# \4 u H+ A" I- z: v. P; O' d+ b2 _( X' }
: k, ?/ I( M: N) f9 P$ z表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
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7 H5 Y$ w; S+ a9 \" L3 G1 ?9 z( r# N" G
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:, \% }1 _. @3 P" `8 R# S* H
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表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
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4.2、输出特性：
( o% S0 L8 h7 n9 S5 ?4 s
7 a2 U6 ]4 V# d8 L5 Q注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；* {* }% R! v" n1 u# d. N6 E
5 x0 T- g2 r8 u1 r) G. N4.2.1、线性调整率和负载调整率：9 [& g5 w$ G s8 H# F9 h
* T: h G( X, L. z表4 线性调整率和负载调整率:5 }6 b% B' n& d) D/ S6 g0 o
4.2.2、输出电压纹波：
/ R* p$ f3 l/ B3 u
x @2 [- S3 F V, X! G; ~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。
5 _' |+ ]! S4 W" H/ G- s) \& t3 Q& Q9 X7 H
表5 电压纹波测试
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* a4 Z) ^8 C* F! b4 m纹波噪声波形图：
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8 E) Z* u3 a$ I7 Q CFig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load 9 d$ A" E3 W* x9 T0 \" l0 T5 w# S( D
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
# P! D0 q( g% m! z$ K3 x- f( H+ FFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
( L! r* w2 A# J. G Q( U8 ZFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
% u5 u# d7 M- l5 T; `4.3、保护功能：
7 f/ D2 U) H( w9 K, K: B/ B5 h8 i, \1 a
以下涉及过流保护、短路保护的测试。5 ?# Q6 t/ S8 j+ w- q8 v
0 A, }' }' q8 U: `2 G# _) G- ~4.3.1、过流保护：* O o- M/ {/ [
% S3 {7 p! r, A. t; C
! s0 n4 @! F! _& f& D4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
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05、其它重要波形测试- `7 I$ `( L& P9 O
5 V) ^: s$ e1 B$ h" Z Z7 @3 R0 GDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
6 ]7 T4 C+ } b# K; {
- _+ X: V1 _6 J) d. L& o! EAC90/60Hz，100% Load 2 M% E0 r9 M6 _
AC115/60Hz，100% load
4 r6 n: ~' b/ m6 d0 v4 xAC230/50Hz，100% load
. H" s8 `. A: c. hAC264/50Hz，100% load * i; Z7 H+ _, C1 \# ^- N( u) K# K; _
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S * z( W* u' Y, ]# z2 Q8 x
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
( f3 y: `. f3 r- @5 H06、EMI 评估测试
+ [3 D: ?0 b# y* q3 r% E; _3 E& x! x7 \- F
测试条件：
" O# c% u( ]/ D( A6 I- x# h/ a& l( j4 a1 { t6 G" }8 B- m) l$ {
输入：230VAC50Hz；4 s3 J, r- l6 R+ g$ t
输出电流：2.1A；
! I# s3 V1 u3 m. }负载类型：电阻；/ {( c0 M8 e3 X% l8 \. g
限值标准参考：EN55013、EN55022B
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% Z5 G' C* O* i# n+ R传导L 线测试PK+AV 6 V; ~. Q8 B1 ^ p. `# L
传导N 线测试PK+AV - A, S/ d+ V+ {9 s
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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沉默卡
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变色卡
显身卡