本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑 . x7 I' K# ?- }5 F& \2 K; k# K, 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。
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% o6 y1 {2 E# r% H01、样机介绍
7 E9 i" a# p5 f$ M5 n6 U& V/ S/ |
: _* O V# ~- c. @1 }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。
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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
( N& a8 ?3 H; C& y2 u关于CR5241
+ W$ C4 @8 o; n3 ]
% l: B/ b8 p* S4 k7 RCR5241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。2 e( P+ p, c5 D, g/ p) C
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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。9 E- T% ] P8 O3 D
1 H v6 u* S9 l2 V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。. b; T6 C' P- y3 e# e2 V# p! i
6 _; w, u9 r. t, n1 y _6 x/ W
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3 M% x& w6 K5 u& ]: z3 C2 E' f. \8 L
1 }6 M1 t, J- c0 T● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；, u* A8 O/ q: @
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；; t/ G \8 a" ?0 J% W
& Y- o# _) F) {& h
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；6 d* ?8 V& l, Q0 k7 C
9 L) U: E! i, P% G% J; U2 d3 e( _
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；" P$ M j# f0 B3 m: u5 i$ r
1 g- T5 R5 O* A& J' F0 `: P9 V● 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”" Q, }1 Z- m5 N% `4 r
: X3 A* q. H& B: Z) y v
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；3 R0 A) }8 k! r: w8 y
! b$ V+ B, @$ O- h* X0 B( 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。* i2 R. b0 D, {/ ^2 j# r
, p4 D0 B* H9 j& U# k基本应用# {- U! C! Z% \5 l0 l
8 o- s2 ^9 O/ x● 电源适配器. T; U. r) E$ b/ K+ {" _9 `; w
● 开放式电源
* B$ n# G, w+ {) ~6 L' T2 V! }● 数码相机和摄像机电源% o W" A0 f, z) o: I% M
● 电脑和服务器辅助电源9 Q- ~( O4 u/ I/ K
● 机顶盒电源1 m; l8 ]( s" F. L
● 掌上电脑电源: ?7 [- @) [+ |% ?. l+ [8 @' n1 m; y
! g) \. m1 V+ S4 f引脚分布/ u, T) J: O9 g- A+ R5 G1 U
, m0 X! b) d# T) D. v$ X9 x引脚描述( o1 H; B. z' k* s, [) A, Z. [
! x( a( \, t+ K% ?
; w5 `% \7 ~/ @8 f
典型应用
4 C' {6 C+ ^* }5 H6 K& d+ t4 D- `% K+ y) d$ M1 `
' \, E7 [ S9 m1 s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; G- T! c5 @( L7 C; h/ m
0 H" T( J8 w/ J+ G, V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。
! r. L/ y) ~8 t: I* g4 ]# b$ q3 n# Y9 }3 v' J6 ^4 }' [- n. j
02、样机特性0 P0 g$ G/ W2 ?" T% A* J7 [* \: n
% j7 d( Z% Z% J+ U, [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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8 g; J8 n4 W7 X A. J2.1、输入特性：- B' }) Z c- O$ f: u/ @
& p% P4 g& V* @9 M7 E# b
2.2、输出特性：( {( a; ]' Y- f+ ]. r, ^" t
2 d1 H2 Z! J" q7 }$ g
2.3、整机参数：
0 v# T* u/ n3 t' j% L- q) s" K0 w; ]- P
2.4、保护功能测试：
8 U+ o# s; Y( L4 J0 B. |; @# B
9 ]& {( ?. X9 ?. |3 e \) ?2.5、工作环境：% l8 z! s' N% P7 D0 b
9 y# ] f( c% C2.6、测试仪器
G- b! b2 L0 P
" d! ~/ m+ {+ ~1 W3 i/ T. |# L& J03、样机结构信息$ _) n3 S& V) ?3 J, g* o
4 X, a! Q! P5 Q5 v9 E3 t. _
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。4 B. W) `2 h9 {% Z
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3.1、电路原理图及PCB 版图：# i! B8 a2 l: a0 O* q. v! i1 _( G* ]
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（1）原理图：) `/ }8 |5 X2 z' Y- M9 I" w- _
/ L$ V6 a# R' t+ a8 Z3 \3 L0 }（2）PCB 版图：
7 V1 s1 P8 }0 \) V% ]2 i
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, X. B1 s! h# g7 L; ~
) I3 V: y) Y- e1 o5 R) F8 q3.2、变压器绕制工艺：+ q! w5 G( W. M9 F. J
* B0 R8 q% U6 s1）电路示意图：
- k- _8 d. S. g. r6 |+ E) G! V1 p* ~) G; A% R
（2）规格参数： D: ?, A( Z8 u; J! y" n
' c+ M; P9 G3 f8 P5 j" R: \
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
7 x2 B% f. M9 j2）材质：TDK PC40 或同等材质；
1 ~5 f( T5 w8 d: ~/ q3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线$ K. r. Q% {% ^6 ~7 q
4）次级: 三层绝缘线
( N- m K* d# K5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质5 C$ y6 P0 { E
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
8 y7 ]- H: ?6 j+ S/ M7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）); W0 J2 A0 o ^8 h) n+ M1 R3 x5 x' ]
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
5 ?/ u; t' t. e% s8 J/ e9）成品要求:浸凡立水5 r0 d& e9 N: H8 o% ?4 B4 y' ]
* I+ _8 o/ ~0 e/ a3 T2 U(3)、变压器参数：
. r! b+ j1 ~/ O3 f
# t k) k. [4 D# z! O5 S4 N4 I6 n( y; {5 ]% j5 b. A
（4）、变压器结构图：
' ^1 z k5 [2 q g. i/ j3.3、元器件清单：
- V1 Z- s) s+ ?; l9 y8 c0 j6 a5 K" h/ X3 e8 i J: [
& i$ [1 T4 M0 B6 H! f' _04、性能测评& A1 X! x! }2 R5 b
/ P, ]# f* u: B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。
+ D, R# Q2 P; I; r
2 R; M/ k# m/ V1 k" U, Z* }4.1、输入特性：
* ?( }# p1 D/ B4 G2 e8 k8 s; }
$ |: G/ `% s4 m+ n d# }: S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。$ m. n2 {: }! |0 J
; r4 y# L# T7 C9 Z, k
表1 、无负载待机功耗(无假负载):5 {0 A) [& m! X% D9 U! V
2 L3 E; v; B9 V
7 s7 [; [. c+ h
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
9 u. W8 Z0 j: v" u; y G! l% B" O% O5 {2 p. M7 b( D
4 i; P: D/ O4 B表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
+ U8 C. u( m0 Z- ^1 T7 k! N' X0 K. {$ @( h J
' g$ O8 p( G- L# _8 x7 o表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
$ \ Q/ _8 X2 q( O" c# U( U
* O$ B, B8 t6 b+ _4 R2 C4.2、输出特性：
, j+ ]$ P- j6 i7 x/ r& ?
' M4 h* I9 @) g, ^" {& ^注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；- z$ _- w2 P6 S) j. g! m4 g& G! r
6 P a* V% |* a# x. Z+ Q' C+ D
4.2.1、线性调整率和负载调整率：$ ]- w/ I8 g( Y& h
- u x! E# H( a/ | n. J
表4 线性调整率和负载调整率:2 k, K0 i( b8 a* }3 t
4.2.2、输出电压纹波：
2 E; S2 Q! b. p. F8 l( }3 w5 {. ^1 h# c$ ~. }7 p, @( o
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。
( m, s( {; B( P' x2 G \: B
4 h; ` {. j. ?# w& U表5 电压纹波测试! m+ b9 u" P, S5 t4 }3 K+ J! ]
) s$ m+ R$ D3 }0 z- W; q纹波噪声波形图：* E* g" j* l3 N! s/ d& O
, z/ j: T4 a$ }2 G1 P9 m; H: P
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
7 O6 i* D5 ?) w; Y3 \Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load : G4 [1 t8 j8 B2 I# r! N' {8 X
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
+ s0 K7 f: q7 t4 k$ IFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load $ ~1 r, i/ n- h2 n4 P4 {
4.3、保护功能：
6 }( p4 s, \5 q' t' l; d: T) U+ y K+ c* x# o
以下涉及过流保护、短路保护的测试。* ?* F2 R7 o" G4 A: q6 s
. d/ @' W9 w; C+ m3 F4.3.1、过流保护：
( d, f) t- [/ S
7 O5 o) a8 ]- O/ b+ ^% ~. F
9 Y: i& h3 T+ [+ P3 e' {! l4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
" N* \2 }' p% ^+ w' [; u3 \) ~9 J$ D0 n3 m
05、其它重要波形测试8 W3 e6 U* k1 d! e( x4 a6 S
1 q! L& X" G0 C+ C9 x5 }7 p
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：- p7 G5 G! O/ x) }+ _4 E
4 W; f) o3 C: c2 W3 r1 |AC90/60Hz，100% Load
1 V; S" B9 p; \7 ^0 ?) b3 xAC115/60Hz，100% load 5 i# O3 h8 b# n3 M
AC230/50Hz，100% load " v0 S9 ^# c7 \" U* ?
AC264/50Hz，100% load
2 d5 E t Q: {1 ^9 m BAC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S ; g+ T/ l* ?$ b: b0 V
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS 4 k v V! M" d5 h* H! i& h- _
06、EMI 评估测试
s0 F: D& k6 \4 Z4 x' F/ W
# e' P# `6 a* H$ Z, d' {测试条件：
- u, t% R9 g j1 V X8 U3 L: ]# T* }
输入：230VAC50Hz；
8 \) V/ ~0 C. @5 m% [* N输出电流：2.1A；% z% i" H/ m& C
负载类型：电阻；
5 h# u+ Y/ {0 g' e6 L/ _限值标准参考：EN55013、EN55022B, T$ _7 k. A8 ^" L6 I' }
! \+ \9 E w9 ^( y传导L 线测试PK+AV
1 M) M( o4 p- i1 w传导N 线测试PK+AV
8 e% | ?( k6 W/ h# w辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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