本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
, k- r$ U9 c' b, \2 O) \% ^: M5 J) w, W
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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01、样机介绍
1 D! q( K, D1 j8 ~6 ?, G7 t1 Z" P# E( E! U7 B5 q2 ?# n" l& }
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。
% F( h( H4 Y5 E# z$ P+ x# l
$ K. A3 e7 d. ~- Z, F: y2 T! W! E- X
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
" K3 R, Q( @9 [+ A' J/ D, K关于CR5241
/ b4 D J( U! V# p3 d5 C" R' F5 a
8 }* B/ H l8 h2 S2 |6 @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。
3 S8 O: z2 P( p2 v$ f+ h) w3 h0 L6 J; }$ ?0 G9 g1 X Q8 G
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。
; m D7 R7 Z# X1 M$ c# N
7 K5 r$ _2 G( V$ t8 s. T- l$ h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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8 H7 }0 o5 ^- h3 R0 o0 q4 DCR5241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。' q% D# G& r) Q- o2 m
* g3 C: m6 ~* s5 Y- U芯片特性8 K. J0 |' `2 g/ c4 e
, g: s0 o/ Q8 @, d$ U2 N4 J● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
0 ~$ }; _! t u* v/ {: R0 Q+ Y4 U
+ \0 Y4 F6 y2 T; k0 d" P- x3 X) {● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
! {) m$ c2 r1 W/ _
; F3 p o: T. X) Z● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
) E1 g0 J3 `2 g& K' \0 e( V
+ L( I! Z5 M8 d% g$ R+ j● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；$ t" n M: i' z6 D( @% q* S
; K1 x2 m: i( v4 G) h
● 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”( _/ Y) Y; k- B4 J8 K
+ ?2 @1 Q4 y6 M0 ^; g3 c● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
4 K% X, C, G2 x/ u5 j, Q
2 [: S' D. T+ S/ {. _( q7 `● 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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6 K# r0 n2 ?4 k基本应用0 W( R* K" a; @8 N! A
, ~1 p% Q1 K7 e● 电源适配器. M" U# _* X3 |5 T3 d! y
● 开放式电源 d r4 ]; a* T( P3 S0 e% [, t4 |
● 数码相机和摄像机电源
1 `- f2 q. M8 y7 Y: E● 电脑和服务器辅助电源
; h: Y% {; k. R6 I* o @+ r6 t6 p● 机顶盒电源8 Z3 f( A1 B9 E" N8 ~7 b
● 掌上电脑电源$ t ^& c C3 W2 k" b: U, c
( O0 Y* K) q# P, L [
引脚分布8 O4 j. L- E1 i w! r
. J. f' }( c/ j; m' D a9 |
引脚描述1 a, v+ }/ U j7 w' R
! E6 \' t) r# y/ D- B" R/ K
% |4 F+ H m, K8 O- s, h典型应用
( C# P) e+ q# s* }1 h* ?# ~0 u8 j3 n, G) v
: J$ o9 G I* v+ `+ R/ X; O
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。
* R+ {, j3 ]% `$ [- F9 @( W9 G9 y# z% I& e+ Y T
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。
" b! _/ m& a" P& b& ? ^3 a% F
0 k2 ?6 p4 z7 X02、样机特性5 G4 b" G2 X- K7 K1 e, F7 c4 l
4 Q _. t0 j% {: O5 W, Q/ O3 e: 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。, ^- G( z& ?, J" G0 T- c ]
. }# b2 L: S) ^: i( e
2.1、输入特性：% @3 }; i3 y3 U3 g
4 ~; Z* j. Z; C' C( n/ A3 S$ D2.2、输出特性：
& p! [1 ^' s+ {0 k: T/ K1 _& ~! p8 D0 C; _
2.3、整机参数：% l) I; l! Y: i3 O1 _
" d: B6 Y: H; k I1 g2.4、保护功能测试：8 z& t# R. a6 P: I
9 K% \# ?. S6 f) C
2.5、工作环境：" S; m, i" v( J$ W
% M+ ^8 a4 ^! L, |) ]2.6、测试仪器
/ h" L8 O1 v, }9 Z! K- |
9 E9 j8 F; b T* O03、样机结构信息- `/ {3 `7 [. O/ W6 _$ B
9 W3 u# x. i" I3 n- M; f 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。
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3.1、电路原理图及PCB 版图： M7 v7 R3 |" E* l
" e/ Y' X. ]5 \, z1 {
（1）原理图：
& U, m9 O4 P: F; I3 p! V) E
& E9 o4 \+ ^& v6 ~3 n. w+ c4 l（2）PCB 版图：9 d. e( m8 m u4 U& c# B
) c( D' @3 r j2 F
# H0 C. @3 }- U% J7 I
) _# \/ T7 ~6 I; H6 S5 o0 X# |1 |/ t! c. N1 F! R
3.2、变压器绕制工艺：
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1）电路示意图：
! H0 d9 q. ?* N
( Y" I2 Q% q6 L（2）规格参数：/ H6 |: v) J# _7 d) k/ t. V
* d! t1 n( n% `! r3 I. Q0 R
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；- h4 b, w5 a8 m" o+ j
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 A" E# t& A6 Y) X8 @& }$ }3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线( e. Q, ~& s P1 Y. h
4）次级: 三层绝缘线
, a3 d' {* E7 [% |& x5 d5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
$ V( z, R+ E/ I8 w+ e, u5 z6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
# T' u$ _' J2 Z- S: @1 p7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
( t2 S" C; F3 B& N8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min; M1 X3 P1 M& l. o. V9 u: M
9）成品要求:浸凡立水
! \( l0 ^6 _8 \: {( S! E& K/ ^
* X- C [2 D: {4 R# Q6 v! _(3)、变压器参数：
! G9 N9 }$ [' T/ \& S2 {, T( X3 C; w5 q1 W! F
8 Q, J" F, w" m) ?! _# l V' u（4）、变压器结构图：4 c9 J3 }$ Y% K2 u8 R$ \
3.3、元器件清单：
3 M! r4 @; r. _- Y7 W/ Y
/ X+ D p( [! [- D! P" y5 [) A
5 L2 [2 D6 U9 Q7 V04、性能测评
+ ?. v+ A8 c1 n( D. V. A; c; i. B8 T2 ~' U6 Y
本小节对工程样机的输入部分、输出部分、各种保护以及一些时序进行了测试，以下详解了测试方法及结果。从测试结果来看，以下各项测试均合格，能够满足大部分客户的要求。- T$ `' g4 y" I( _$ K
" O: @% K4 D0 S, d7 A @! [$ u4.1、输入特性：
8 z* H4 d0 E8 L; x3 J' u, @& P. p4 @7 Y
2 V0 F/ e# R' W3 e! h3 \. x. `" C$ i本模板经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)和不同负载条件（空载和满载）下测试，得到待机功耗、效率及平均效率。 n. M" b9 A6 f! X5 A
) [: T- e9 o# _4 k% v1 m/ [; k& n
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
# i( S6 m2 m4 [: \) ~0 l
' _7 R. O1 X6 r' U- \9 M2 Q
/ b5 V: H4 Q( p' I1 @: E表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
1 u3 A4 y; q0 V& L0 E6 U# u. V( ?. k& Z' E6 i, j
( a4 ?2 N6 `+ q$ ?; z* r2 g表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:1 a& u- x$ Y, h" }/ K/ ~
2 _/ q' ~2 ` t- Y* h
# r: c6 R: ?& C' H2 O表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
% D/ d" ]: J' j5 q* J( G
# i* g" A) P/ R3 r; J4.2、输出特性：" I& W- R& L m5 |" T' h9 _+ v3 P
; M9 ~9 C1 [7 k/ V7 j5 R. _
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
) ~9 }, P+ B) {* ^/ |6 _: ^+ y
: f/ @+ P: w: v" X4.2.1、线性调整率和负载调整率：
1 p ?+ U/ O+ Z+ U. D6 b) q$ L/ @; s
表4 线性调整率和负载调整率:
- @4 A# Q* Q0 M, L; h @7 U! S4.2.2、输出电压纹波： W, d5 {2 m! d( L
2 H/ Y: b# N" U5 X; z* w! y3 D- D1 `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。
: J3 `% X0 I0 V* l: F
: P+ N3 M& x4 e表5 电压纹波测试& k4 b; G( w2 N# [3 w9 e
, u$ X0 `" ]$ `5 C2 a' p
纹波噪声波形图：- G" \' p- W5 j/ a4 ]
6 r6 }/ i4 c$ N* u# @8 b" @Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load ( k9 ?- k: H- k* ^
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load w9 U- E: g, B9 ^4 H( C
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load 1 ^8 I2 _# Y( I9 c$ C& [- [
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load 5 [. R D6 d# X" p' _
4.3、保护功能：5 c8 N n0 x) }( D, y& a; B; V( T
/ r" k# s2 C4 p$ @# \, J, r以下涉及过流保护、短路保护的测试。3 e4 p5 P$ ]4 e1 V
+ [/ b: f% F3 j- g
4.3.1、过流保护：
. u2 j+ f# [8 N0 g$ v
: ~) n4 i$ x ~7 h
( }. Q; V! d* }& F4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
# f3 |( l' \4 l& J" M+ u, h& d& Z" Z: J& r
05、其它重要波形测试
7 G1 h5 f; s9 M" X+ s8 ?$ j& c, w4 p2 {/ s
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图： h# N7 A( m& Y) e3 P" s
, m8 a4 m6 p# Q4 d e! g1 q( l
AC90/60Hz，100% Load ' c( b* r3 \7 {6 ]7 y$ Z1 C
AC115/60Hz，100% load 1 B: Z# d- Q x7 l
AC230/50Hz，100% load " `7 l/ [+ E L
AC264/50Hz，100% load 1 L4 \5 X3 I; v4 ^
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
4 l, g; e% ^3 S1 R" RAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
4 c2 I) K# Y& h5 j' J- z- h- ~06、EMI 评估测试5 \! X) D2 n9 W8 O$ p
+ d- x" s1 ?: R/ t/ G+ Y2 c: p测试条件：
. O2 Q5 r- p8 r- A# N& [7 A( }# X6 @1 l; T0 k/ Q
输入：230VAC50Hz；3 w9 l( w2 Q4 ~8 E
输出电流：2.1A；- w2 e2 H* a" o) s# K. u+ b
负载类型：电阻；5 ^! D( w' J1 a. ^: @
限值标准参考：EN55013、EN55022B
+ e0 {' m) W* N* V$ w5 Q/ l- i0 U) b( {5 C& h* w
传导L 线测试PK+AV # o. _) X5 p5 P4 @& Y" e$ V/ _
传导N 线测试PK+AV
$ T: B* R* H/ V% C& h辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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显身卡