本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑 + Z2 {$ _# e7 u5 {) m1 w5 W- q
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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 ?$ W5 M$ S* R5 g
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01、样机介绍
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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。1 X: ~+ H) g# C) M
0 G2 Q( l- b. f, O: E9 l4 Y+ Q N4 l! n
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
0 N* }( N- I) r3 f7 }2 v7 u关于CR52419 T, B! {0 P* z Q5 x
1 h7 X0 F5 b7 S! Y; C9 o! ?) TCR5241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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+ j! x4 X+ S8 Z8 ACR5241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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% T) T, ]9 S8 m. a! k( _$ `. X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。3 y6 i3 S1 { o
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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5 z1 q, c" P* `; M
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● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；, ?4 m' i+ x7 u* M; T' N6 X. K
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；! W% k* u& ?9 G, `
2 q, m M! w# C& v0 f4 C● 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；
, s$ H1 K6 J! s- M2 I8 k6 p% O' @) ~
● 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”. C' P6 D t1 M. u
/ W% q$ t/ a8 {* S/ P' h/ C● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
% G3 H9 p/ O3 C0 A* `: Z
2 J2 q/ g* \+ f; O8 R0 n/ r● 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。, E7 l' Q! D9 T/ |% n' _2 \. h+ ?# a
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基本应用
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. a2 l4 L8 F" T/ u7 {' K1 T9 s" }" m● 电源适配器* Y s8 o& k" D) ~: z
● 开放式电源+ z1 y& l( G" t& D/ |5 s
● 数码相机和摄像机电源6 I9 c5 V9 h! T
● 电脑和服务器辅助电源0 S' N2 Z. C+ b2 r- \# V6 V
● 机顶盒电源
* J5 ^' J5 k! V7 j● 掌上电脑电源; q% I3 Y. t# x& \
" P5 J1 l9 @/ S; X& q; w# W! y引脚分布; w7 }& w( `3 {* `
" H! e: S4 }& M& b0 V
引脚描述
8 H6 P$ ^5 d! ?( j1 p% D1 V; h9 ?$ t- y7 e
+ Z& G- A$ t" l+ f. H典型应用' A' G$ ]4 Z" p" Z+ O
' K6 _3 T7 c: Y
2 p3 K7 b( Z' u1 z/ q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。
# Z# C0 ?' U/ ?! L1 J. a6 N# q5 O. J& Q5 b1 @9 e$ j2 j
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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7 d) b8 I/ H- Q' V0 v, V! i0 h02、样机特性, j# d) T. A1 T" m2 \5 {3 L* T
& n3 ^" G( T' e9 I! r" Z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。8 b$ N+ I K: Q: j( V6 o8 X7 ]' W
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2.1、输入特性：
! s7 B1 e6 `8 i q! I6 A
6 j( K; O3 Y9 w6 t2 N: a2 {2.2、输出特性：9 U- S( I+ j) B! j" ?
- J& H L4 @1 ~- G: t% Y
2.3、整机参数：
6 U+ S9 p. O" I( o. K
2 e% N- L. G0 B; k. }' M2.4、保护功能测试：5 [6 ?8 t j' e6 T. n
" ?: N/ b" M( z, ?1 h2.5、工作环境：. F" r7 Q) M2 b3 w, O
- k! y/ _" g* J& {2.6、测试仪器
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+ q8 Y" w7 ]7 s4 h3 \1 I03、样机结构信息
+ x6 a6 a+ X; c& v% J+ o* M% G/ m" M9 a+ 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。1 y3 ?: T' |* {- _8 G: _+ e
' A8 U/ ~* C, E) d2 ?! n3.1、电路原理图及PCB 版图：& t6 m8 V( e0 }
* x; `' U: D6 o" Q7 D% F4 A4 s（1）原理图：3 I. {" o) _( D# n L" i- }) C
" A6 _. C( g: L" j& x& g2 |2 s（2）PCB 版图：
9 g; g# i9 w/ Q
* B d4 f. v. J+ C! s) ? G
: k' N2 z; t3 y. ]
; O3 F, Y$ @" l; D* v3 E) K. A5 B& H, L+ r/ P/ u! D
3.2、变压器绕制工艺： }, e& |: _# w
, h6 J0 c, m5 x8 |" ?. I1）电路示意图：- ?8 C) G7 w- h; A% g# U
# B, z% `8 _6 X- U5 j
（2）规格参数：0 `! e9 f; H- W/ W M
9 Q/ M. V. c4 c9 J- c+ O1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；. v' }4 D( w- g, ^7 h1 Y
2）材质：TDK PC40 或同等材质；- \ ]5 o7 G' b2 _7 Q
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
* f4 |8 X2 C( f1 G! \$ z4）次级: 三层绝缘线
6 q$ W: g& T) s5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质$ I& B! ]- e! T& Q0 R
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；8 i2 d- y- |. G' M% I- D
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）)
9 A. ` {1 Z+ U7 @2 Q' n& g8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
: ~" |. L+ ]0 F9）成品要求:浸凡立水! f! |% U9 }+ A& t
. R' ?/ F) _* [/ F7 H% U$ n7 x4 X
(3)、变压器参数：1 S. O+ Z% ]3 q& Q
0 o# n) a+ Y g P/ e
/ }2 C+ F( X9 W. U$ F+ E9 o
（4）、变压器结构图：5 m6 k/ L- M8 h k0 _7 m& P4 I# M
3.3、元器件清单：: D4 W) x8 U- n& T& Y9 [0 D
3 [6 x8 O, ^3 C) t% ^" ~
+ s) \& X/ S9 [" i1 Y& P% e4 Y3 S" q, ^04、性能测评
4 [9 i1 }; a* u$ B" g0 G `/ c& k' |& t5 G1 B) l# o0 K" W
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。9 J/ v6 d L" w l7 f" S+ G
& |* m: ]# C) j
4.1、输入特性：4 g8 W/ S) b E5 ~4 B
8 X+ R1 o; Y2 A b
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。9 e: C: _/ l: N4 |4 K2 v* ~, z
0 ]0 W. M, O/ V3 a# g
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
" ?. s4 @1 n3 L$ i* i x$ X8 I0 v; Z0 i+ q& E: K6 t1 m
. r5 a+ t4 u/ G$ i* o2 _6 V1 d表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性6 x% V# U; U! Z+ T2 m' }' L
* l r- g" J2 {6 V. b; t
( V2 ^3 q9 h, E y表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
, f+ b/ u. v" _) p: l8 G1 \+ H. T& I% r% a6 l% X# I: H
( f2 H i0 x( t# Q: e: Z表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:0 c3 m0 g! F; X# c% y' t
( n$ x% \% l) R5 s" C+ `4.2、输出特性：
`% E' D1 C4 I
. `4 R! m& A' i* {注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
( V- K; _" a5 [9 T" e' n2 M* Z3 D% y, U! J* ~( V0 Z% s0 o0 Q4 D5 ^
4.2.1、线性调整率和负载调整率：, I0 X) p+ ]. G6 ]
7 ~0 k1 Y! c/ |5 r, m. V6 S! t表4 线性调整率和负载调整率:7 b0 k; N8 E: @! o, @6 l/ t
4.2.2、输出电压纹波：
; \- b6 Y. _2 z' d, k% G O' y) f' \( A4 q; G% ]* X4 c g
注：纹波及噪音在20AWG/1.5 米线端测得，此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。7 }' J/ b1 u3 @) ^$ Z
5 K5 S0 E% w/ d5 w; g0 i' A% {表5 电压纹波测试9 n3 g: m* F* E
1 b! C3 q: D/ U! o1 t4 E% a: n
纹波噪声波形图：9 p6 l2 w, N7 e
& ]" w- @( [% T8 F8 u4 W2 x, L
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
- g) F/ Y! r2 ~. i( _Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load + a2 y6 o" o1 l
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load R# v) h) H5 D2 |# d4 Q# `
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
$ Z* w! Z' n+ R5 [. Y3 _4.3、保护功能：. ~1 z2 p/ R A x) A% h
6 i* Z4 W6 G0 h; `' B
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 D7 u0 |; S0 B/ I( }7 Y# R
' [6 D" P0 y0 f% l8 a4.3.1、过流保护：
; a: H7 l+ ~+ t6 M6 Z
! v6 @/ }: q4 A% a. i* a) c
3 k0 a) e6 L; u) ?/ y6 H4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A# l1 k. ?. S3 {' ^. I
, k j# w/ z$ ^% H) E6 D05、其它重要波形测试& _; q+ I: G( F" _5 `, C6 ^
2 Z* U) v& S9 M% X, \DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：9 q7 \4 E& v2 q" d
3 i/ F9 [! @8 N& ^9 Z) N$ H8 F1 \6 jAC90/60Hz，100% Load & \* k, b! X9 g" q$ d2 H$ ?
AC115/60Hz，100% load . [. n" w+ g# |1 s- P
AC230/50Hz，100% load ) }" R+ V3 [% a; r: {' T
AC264/50Hz，100% load + D& E# n$ V+ n: n
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S 1 |1 J- F) i5 J- P5 q0 Q# B: S
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS ) p2 E# X$ R1 Y' _) B; x
06、EMI 评估测试" p4 e; O) f0 |( [7 C7 `* ^
" f7 Y9 o# {; A7 ~% {& H2 y
测试条件：
4 w6 b' y! L/ o+ t
( b4 C' m4 T9 W/ \) H输入：230VAC50Hz；+ @" d6 h6 R$ ~" c7 b6 l
输出电流：2.1A；) h. V" D9 ^5 {
负载类型：电阻；
$ _4 }6 J3 Z$ o% C1 p' K( ]6 u1 D限值标准参考：EN55013、EN55022B
' g2 s; q2 U3 A) V; |, D% H3 ^) E2 O( [5 `% Y! z
传导L 线测试PK+AV
6 a0 W9 a7 p+ B5 P3 o传导N 线测试PK+AV O+ r! j: I3 V$ t; K- ]; q8 X
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