本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
* d( O8 \% o% ?( K) K/ B8 s" \$ v( |4 p: C$ }( G( w- v
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
* e; C4 L i8 ?' f" d# V
/ Q4 |0 e$ z1 ^0 G) a7 \6 }( c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。/ N* x$ M5 M8 i6 k1 j$ p
$ p7 L# f! H H7 {$ O
5 r( F7 Z+ p) A, tCR5241_5V2.1A 工程样机示意图 . f- h! A" g- @1 Z' t7 ?8 ?
关于CR52417 B/ X3 I, l5 {6 t8 W- c8 o9 Y
, b. `. Y* i# T7 [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 T. U" J" j9 Q% ?$ X$ z- h3 }4 l1 l0 C8 V
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。# [1 b& S! c- h0 ^; `
* ^; f6 R9 f7 d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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" P) E+ t' }( u! Y6 Q5 Y9 X' v芯片特性* Z' F' u( t h" K. h
& Z% v; I" `; }( r7 u● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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) H' y* d$ x8 T8 E4 f● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
: v/ t+ l i& u5 w% L/ X" v' R
8 f+ M& M9 E/ F# \- g2 X6 M: ~● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；" N9 F7 E4 g' I; A7 b' t/ i7 Q& e
3 b% V5 J- b' Z8 M4 z. Q1 x2 A● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；6 y' @( w0 M0 S# E
6 S; f0 Q! E) P/ p
● 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。
( A& } @- |+ o% A W$ H7 g7 D2 f
/ a2 o2 y( A0 A+ v( u基本应用
$ L7 b. D, j: Y
0 H/ ~3 {' L- X0 z9 C# H S9 `● 电源适配器) t2 F7 r; H5 D: K& k6 M
● 开放式电源
( D/ q1 R& o) l$ A+ D● 数码相机和摄像机电源
8 N, j7 _5 g, S' i) j a● 电脑和服务器辅助电源" [, P9 K9 v. x. G* A* A% E% G
● 机顶盒电源
$ g p. L7 r) w8 p( o● 掌上电脑电源) r7 U. p: x2 u& t8 C1 O$ f8 X. j- _
* b) E2 f( f t l6 ~
引脚分布' M4 J4 d4 E6 i
) A7 s' R+ i! S引脚描述
* S6 R( ^* e8 @( g7 ]
# ^) b2 ^6 N' e/ {6 d. j0 k, t S) d$ T
典型应用
' U4 z) y: V% i" a. Z: N
9 J, e2 k! q1 _/ d) f. x9 F% S9 x1 j8 ?- I, S* i2 u" ?" ]
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。6 R# B3 E: y$ h/ A) t6 |# _
5 j9 s) Y3 Q; P4 n; C
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。 d7 _" f( b1 R5 r+ v. M
. l& L- u z3 Q2 n$ m/ n8 C; q! s
02、样机特性% j R0 i* X, N$ e5 n
. |" f( a4 E- l' B* S* _
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。" S3 q1 n( a0 l9 u
; k7 p- v7 Y& j! F/ c
2.1、输入特性：
# s A" [2 ^7 z3 P) ~& l
7 f- U; m- a+ O" {. F, h' ~2.2、输出特性：
; ^4 n( R4 K/ y, t. W4 e. l
- ^% N3 v3 p8 j, N2 H& B' U2 S6 i2.3、整机参数：
& _& l7 K6 x0 A
f7 c4 @% ^+ B: x2.4、保护功能测试：
* m; ^3 ]. }% O3 i3 z( t' z
+ A; J9 ^$ F# d2 y5 R2.5、工作环境：
, y$ I! y3 g+ {4 r( q7 Z4 p6 T2 Z& B2 @" a
2.6、测试仪器; t- W. O; \" |" d' M7 A
/ V, f) E1 ^$ S1 N# {1 f6 o( W
03、样机结构信息' N. T& w) Y) q4 o) i4 C
, z' d# c6 e* _2 A# K" ?6 p) Y
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。
8 B+ w) J7 i1 r6 Z2 S) @( f4 i0 Z# @$ S, t6 a7 z
3.1、电路原理图及PCB 版图：
6 W' ^; |" E6 P6 B; Q3 @8 f# O# e/ I! {+ i9 {: B
（1）原理图：( Q- K I- M% g( V s, R2 K# t9 A
/ d8 U' G; F; r+ I) H z2 c
（2）PCB 版图：
& X0 v \5 {; q$ W6 q; n* b% a( x/ V' u3 s# b6 m, F- I% i( N
, w: [3 h( N' s
7 t; y- ^) [( ?8 p) S( q2 N
; `/ A' ~! r4 U6 M1 m/ w3.2、变压器绕制工艺：1 W1 Q( c$ [/ C* o9 ~* u
: F4 U4 N. ?* @& w$ D& L1）电路示意图：/ I, s3 ?( u$ ~ r
5 Y# _. C2 u2 ~& D& `0 E9 s
（2）规格参数：4 |) T+ g5 o1 Z; @( s
1 A4 A1 f8 k+ I
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
/ {- R0 Y v+ r- d& F- ~- Q! g" ~2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 m0 J4 U. @* [9 p3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线7 M1 d4 k) ]; T& A; `+ a4 V
4）次级: 三层绝缘线5 Y6 D. D. D( Y$ u7 P
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
8 m. ]/ ~- c+ m4 ^6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
- `0 B R" Q- _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）)
( B. ^4 x: z* E. j6 F8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
7 s+ r1 b) r5 @$ V9）成品要求:浸凡立水
$ O# M: w* K* D( O4 m4 t1 \5 g; B4 t+ c. ?
(3)、变压器参数：
$ j4 A6 g; g! a* g% ^7 i; F, \! W/ |7 m$ n1 q+ b9 Q5 _
. O* t7 k8 o3 E( ~
（4）、变压器结构图：. H5 z7 s0 e- O9 k0 L! [- o
3.3、元器件清单：; w0 d3 M3 r; u; Z
! A. Q2 B4 o; m6 |# R& l8 Z
# x1 p; ? N, }) U04、性能测评
; l+ b- S* i8 S, V0 E$ ~; g
/ ^4 R- S& ]; n, q) W& S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。
% y' K- P7 p |" m& Q; H( W" _% U ]' |4 [4 }4 j `
4.1、输入特性：
$ w: E- a) z1 L: ~) C4 b) _3 Y3 A6 O9 K* S0 M
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* Y5 s7 O0 F4 k p
# Y0 P2 d0 a8 w* r7 h% b% z. l( y表1 、无负载待机功耗(无假负载):
+ o3 s$ O0 L: t, X! ^) ~% d' a' j! }( o6 g( U
: r' y6 n) i+ Y ?
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
* i/ q1 M% `% P% b/ |+ M) h
/ j* F; i* r# v0 n. F! v% R) p
& _! U( W2 `" [( P( o表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
4 F; C0 y3 D# K3 {5 @ }$ n
2 K8 z& w& J- A2 t/ b0 b& t! `+ W8 B* x& d" z! `/ G e2 `+ {. i
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:3 `& H* o- {" t% W1 w. t
3 h% y& ~" q. Z! n/ ^# K' J
4.2、输出特性：
" t/ M' o6 ]& U$ I5 X
/ J+ r$ U, `; f2 s( A. w6 n t注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；$ k; x- @5 i: c( d. \* ]* L- U9 i
| c5 j: j5 P2 j1 [4.2.1、线性调整率和负载调整率：
8 J0 q8 y1 x; V1 \ ^. X; R& D- ]# s3 b
表4 线性调整率和负载调整率:8 u! i: ?1 b0 o2 q0 J
4.2.2、输出电压纹波：
$ G! Y4 i x& C6 C; G0 K4 t' T5 x# a0 q) p0 L
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 V) q- T* }& C0 o( P( |- h
4 v. \4 ~0 O* `! i表5 电压纹波测试
$ g+ O$ M0 m( \5 g6 ?3 X8 [
' H, c$ Z3 l8 @+ O, J- J; _纹波噪声波形图：2 Q& L7 x; O2 ?# ?) z, H
H9 B. l( J, _. L& tFig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load ( R. _6 w9 f9 m7 O
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load , H+ a# ]& C- ^0 R, N j
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load 6 _) \9 w- ^% m( b! n/ X5 D4 `8 }6 F
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
* o* a2 ^) K0 i. n, D2 g4.3、保护功能：" ?) [! L: z# N p9 n
; n9 ^$ c2 m( P以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 _$ g7 O$ K* Y) L }* D4 v" _
1 Q$ `0 M% ^3 q3 `4.3.1、过流保护：! R+ |! [, b3 w( y* h( k# V
+ L% W6 u7 R8 G* V% R& C* u; w) r) Q
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A/ a* p3 n( b1 Z
' ~: K) E: \- e2 t
05、其它重要波形测试' q6 u; G& [9 \1 W' ^
+ d7 f5 A. u- h" g6 z* i" G$ F$ z2 JDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
2 d' m; R7 F' D, u& d( w" [1 E: _% Y
AC90/60Hz，100% Load 7 q0 N" z+ j+ ~& V" j1 z
AC115/60Hz，100% load 9 Q6 B$ e) e7 g5 o6 }
AC230/50Hz，100% load
' Y5 s' d. Q% ~AC264/50Hz，100% load $ r# ?+ l3 Q* M! U
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
. f3 J% [) j& G: ~0 J- WAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
( |4 `0 R, a7 t1 I06、EMI 评估测试5 z. f" n5 N% D$ A. {" ^
! }0 Y" O- Y/ t% x* H9 f8 j5 m
测试条件：3 k# w& L, r% x. Y! n# V+ c
7 o, y& a& z" g5 F" H
输入：230VAC50Hz；
( Z5 l- Y- l. c2 \+ U9 P8 z k输出电流：2.1A；5 m" K) v2 ]+ [" x" l! C
负载类型：电阻；
- [/ Y0 ^7 ^4 r0 k! R. |& ]限值标准参考：EN55013、EN55022B
4 X& j: J# n. v1 K1 _: `- p/ d1 `1 W8 F5 p9 R% }9 T/ ?- ]4 Z) ~
传导L 线测试PK+AV 5 h' Z# _6 l" |- I
传导N 线测试PK+AV
+ ? S/ B' }1 S4 h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