本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
( o& E" \4 _4 B7 [6 t8 [. F! a
% ^# s( p9 B% U$ h7 b8 H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。( }0 m6 q; r: b7 @
* [' F3 K. l/ d" F1 x, G: m# x01、样机介绍
9 F$ V: J5 f; }# D
% R X* j. T+ M, {9 H1 v6 f/ E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。
' `0 g) O& e' m' b8 f/ k
* O4 y: Y% `9 u% s6 [. B5 Y0 b" `1 J# o
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图 8 ]: u6 H) }3 r% Z' v; ?3 B+ S& q* H$ }
关于CR5241/ ~1 j z8 i3 e) G0 x" x" c
0 w: x4 a+ ~! R( T+ X9 d
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 [$ p( t9 o6 q+ u. ?; M! J- w9 d* J' q3 F" g6 _# \% x: [
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。
/ U+ ~' V" o* V: A
) H" Y$ x. M4 ~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. P, j. v4 Z; i3 y! Y/ |0 Q" P3 d/ j! m
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。
5 r. E8 h& k5 K2 v- z1 f) h& V1 r" i: u# M$ }: L$ k9 ]6 l) V
芯片特性: ^6 ^1 N7 q6 R$ l. b2 ?6 U
( O% j( |- z: x
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
# b$ R( s6 E8 [ P& _2 r; R2 ?3 Q: V% U, ?& | K7 U ^
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
" l: q% @4 W) r0 J; R. m0 l/ x- [$ M+ B8 V
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；# [. P% B! Y% n% g; {! [! |2 y
3 }: U" v; M4 m/ D; w" ?; ~* A0 c& b6 W
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；3 n+ @6 N: ^6 \1 V4 m1 ~# w# }+ g
) L N+ s8 N& B2 D% V7 U6 b● 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”" |( P, M& n: _
- L6 Z- }4 B6 p5 U
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
n2 b T1 C! r3 O: K, e. H2 f# Z, g' _
● 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。9 [# B& S# {8 t; c+ Z$ \
5 v; E, }( p7 X: a基本应用7 K& u C( M6 @
9 q7 u$ O2 `5 V5 L( L+ @" [4 u
● 电源适配器1 D' Y. {5 _6 j
● 开放式电源1 T' r" v( v/ l
● 数码相机和摄像机电源2 m9 j' I/ g* z8 P
● 电脑和服务器辅助电源& y/ r- p# e9 v, {5 B, `' c3 W/ }
● 机顶盒电源3 F: y; X7 E8 t }7 `
● 掌上电脑电源$ q0 H3 @5 K% G) Q/ v
. k/ r4 g( J3 r+ s L$ F9 ~
引脚分布
2 l2 O# L+ z3 R
4 c5 q$ ]& [# j/ w+ X! [) J. q5 }引脚描述
' G( c/ T7 F' ~# w9 R" Q! e( \- c8 @. |2 p" x
! W4 J+ ~0 R% D q ]1 [! ]典型应用
) U/ W/ U; T5 M6 Z7 ]+ c! P o
7 h* D8 |( {# h; v" C5 N* I5 R
' }/ F7 ]1 m5 ?# c* p( [- [9 n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。
9 K' O+ r% C8 t1 t/ Y6 f7 q& C( O, Y6 m0 {0 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。
" [: f, L" u! \/ \0 s5 S
& V; G7 t1 p7 `' l$ }' l: V) v: F' \02、样机特性) a! o8 ?+ y1 U3 Z0 n- E- r
! @2 ?( Z9 u& 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 q. @$ K& d' w$ ^" {7 b
6 Y% H- J5 k2 i2.1、输入特性：
. s0 V/ `+ o+ h/ u
3 K4 E" K+ O0 ^; C& ?0 P( z2.2、输出特性：
6 H, Z# B! B' L$ c7 A( T; g2 ^' v- t. K e5 g
2.3、整机参数：$ N1 Q6 i3 @+ {% m9 j
6 f& W; W4 L" i5 |3 N; h
2.4、保护功能测试：# r# T/ y! V' m j9 Z1 b5 b, D
4 J* w1 V# w1 `6 j! {. ?2.5、工作环境：
! }0 c2 i' J$ \9 a" X) |* b/ B
6 N. \3 u; |& Z5 w- r* P2.6、测试仪器
, q: b! ]* M% g) W3 c
% ]0 D* ^+ }' o: B03、样机结构信息
6 D0 |8 C$ ^2 x. ]% s, X
7 f n' M& a, c2 L, @6 W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。
' M3 o7 m: x+ E% g! K b/ h. l# @% P% c
3.1、电路原理图及PCB 版图：/ _& t4 C: c5 H& j4 g# t) p
$ m) s- `2 f* t: S
（1）原理图：
( l, ?0 P+ G1 e* e/ a6 \% L2 v# e% j! P
（2）PCB 版图：" O% \0 L+ G6 y: q, E; E3 l, _
: c! Y, s: f) K) O4 W, F4 c) v
4 a( \* j8 B1 [3 M
; d( W( L: y" ?9 |1 R5 g9 [5 M! E7 b
3.2、变压器绕制工艺：* @5 s ]" m/ ]) O3 ~
, ^; l* D- B6 R4 I @; \1）电路示意图：
. k) T) R6 Y' T, }; X& U" r$ ?. k6 E. F' G6 V
（2）规格参数：- E" S% V/ W1 o9 c, S: ^
f7 U# z! w7 g$ t$ B. h' h1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
* x4 g% H$ {- c1 {& M ^7 s3 B2）材质：TDK PC40 或同等材质；' G) f) E" e2 j4 }) q
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
9 m4 T( p. g, d: A) c4）次级: 三层绝缘线
K+ @7 b- l6 `: W& j# m5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质* Y4 s2 c0 O& p2 H6 Q
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
) e. w' P" o2 J/ x7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
- f5 w! J8 @4 f" s6 X8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min, V$ I- }0 {; T) j* D
9）成品要求:浸凡立水2 f* \7 i2 s8 }& f- X
. q; t; z8 O4 |% E6 v ~
(3)、变压器参数：* y3 h/ A# E9 Y" D! @# {
% _8 }* }# s( p" q. r
4 ~) ? e' ~% l2 a2 Q$ ?. Z（4）、变压器结构图：5 l/ z! u8 P7 U$ f) S
3.3、元器件清单：
5 c, ^' M3 i. U% H9 }2 w; J: s" x, @, w8 n1 L
( f' F- V ^4 ]& w) ?0 e# z S04、性能测评
" ~7 k- z: S$ |& V7 Z% L# P
; h) f; a8 ^1 C0 x3 j' l# M$ f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。: v+ h0 _$ S3 R0 b( s* K# k4 }
q% B( t/ l4 x$ ?6 J4 x" B; M$ n
4.1、输入特性：. i8 x; m) ?4 C; X8 Z' ~4 M
1 J. C* n1 H9 o* V4 V* L$ @4 g" T* w# H
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。* J/ ], _( D) z4 M$ E: P% ~, r, R& \
* Y( {& m0 r; @. u& ]表1 、无负载待机功耗(无假负载):
# e) }: @* J4 P
4 ?/ t6 \/ i& y( E N
, t0 k1 X! c1 I5 l7 `表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性% x2 z: P( q+ v. j! Z$ y. I
0 _' i" v- U. A9 w4 T& ^/ O5 v2 R3 |9 |, b! q
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
# c4 G/ V$ X; l% f9 o* J! i$ L( v1 V4 L' i& G
; X" H8 F+ B* L8 C表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:3 _% M' p* V5 ^
. [& m3 O1 p" X/ L, w$ _
4.2、输出特性：
+ d$ {7 r+ Q+ Q" n3 }2 Q3 g9 m) i! ?, Y' }2 q5 A0 @# u( l
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
% Y8 ~$ [- \ ^* S* H& N4 }. v2 R7 Y) j
4.2.1、线性调整率和负载调整率：, ^ J9 q6 _( O; x0 J$ D1 O
( J8 d4 j5 P$ l$ ^
表4 线性调整率和负载调整率:4 x0 q3 t( O4 i5 [; R
4.2.2、输出电压纹波：
+ O$ w0 {9 t. K" {1 c& A- S
: t8 l8 w# R, w" F% D' R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。
3 c9 [9 [% G) g' A1 d P& Q7 s. @$ D. |! T4 H% {% i: G
表5 电压纹波测试
7 p; K- N. y+ F( q' ~6 n7 z+ c4 g. @0 I" B
纹波噪声波形图：
* j( y! I( d! h
@" s3 U+ i8 i; lFig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load 5 j+ J0 d* V; }- m
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
1 N: S3 a' n nFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load / H2 k. T5 [# U! B
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
i: r6 x: G9 m O& }4.3、保护功能：/ x2 f7 l, v7 c. y0 K2 {( |
4 B r) q" W! [# R' R( h4 ?以下涉及过流保护、短路保护的测试。, l: ~% [8 E& F" ]# ~) J. O
! u9 `; R0 X, W4.3.1、过流保护： b8 D, Y) S$ r" o) w7 _
* h, v' ]" @7 s9 j, n; p+ r& Y. w, c: a7 j0 [/ q
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
& U S+ } e q( D; |( E: P+ M2 R! P( S9 C3 E# \) ?0 y
05、其它重要波形测试
" n% Q# s9 b: M7 i, A0 f" A
$ S# E. B6 I! q! G# l3 JDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
5 a6 j' ?3 g7 }5 m* P% v+ p7 I; C: W9 p5 v4 _( h
AC90/60Hz，100% Load , |; O1 B* W1 V; W' A
AC115/60Hz，100% load
# m& |! h$ F) L) W3 RAC230/50Hz，100% load
( K g; v0 k0 V6 i& Z0 YAC264/50Hz，100% load
9 q) \/ c, P/ n6 LAC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
9 Z9 t2 L |# Z; Y. o9 {7 XAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS % _+ f4 J8 Z1 i# d
06、EMI 评估测试& [* B/ U& I# [/ W4 [+ W( ^
& t1 U1 S s; M O6 V0 v/ F测试条件：
* K3 z4 c& d+ ]' Q" \) ]3 l) h7 Q* U+ g; C
* N: x- E' Y- z* o0 @' |输入：230VAC50Hz；+ w! f8 d9 z8 W; j5 b! ^$ `9 v/ s
输出电流：2.1A；4 s' e% k+ `# f1 N3 a7 E
负载类型：电阻；* W4 r( D, v7 ]" p) g3 F
限值标准参考：EN55013、EN55022B
: B) I8 d) e* ]3 m
! z2 ?6 q8 ~; p. d+ Y传导L 线测试PK+AV . X ^" R0 o6 A$ Z: I
传导N 线测试PK+AV 3 r! A3 O6 j* G2 \2 Z( |' W
辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡