本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
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3 p9 `9 h- l9 Q+ c" V: m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
8 b& [0 g; Y9 \, S1 f" R8 s2 D7 d0 E7 H2 v7 J
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。; _ v, Q6 w0 v1 f$ q+ d
, z0 F4 K5 [/ B/ A# A, w9 D9 a9 P* F
- X+ r: X" y- v9 {2 v5 k' W; `$ WCR5241_5V2.1A 工程样机示意图
9 U# O; J& V! [7 {, s- r' r关于CR5241
# x G2 d2 u, H. p# }6 T1 ?
# i) W6 o5 s- q% E9 O4 c% C* |! QCR5241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。) Y1 U2 c# v* o. w3 b: k K$ z
N" {: t2 _! u+ gCR5241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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! i# F0 G1 r. N c3 k4 g3 G' 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。
+ g! I5 L4 P0 x" `2 s. W/ r |. T% m% ~3 M/ E9 d
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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2 j0 r8 W- {# P8 h% {( _( A芯片特性
; _# j. D- |- N6 y8 P8 b3 ?3 n: {
# E5 l/ [- W. r2 `" 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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9 Z1 R0 W. O3 @: W+ x2 q● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；7 ]! p) {. {/ z6 l, G* w
+ A+ i4 |7 S0 n# o/ k● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
$ Y9 Y$ {' S, C( y; C) N. ^4 y! c& p
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；+ H5 v. M2 Y) _0 d3 `$ o
) [2 }( T/ J w● 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”+ l; e3 ^4 P2 Y% y: w4 U
3 j. L" U( X* t1 }, |5 p5 p% Z0 U
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
+ V4 j, W% n* \
5 j/ G8 q& h- N' d● 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。0 F8 j j) A6 l: I& `2 _4 e& E
' m$ \4 _/ t/ r- b3 `; D5 }基本应用4 g+ U3 J7 d2 p: L' l5 r2 l
* T. o6 t) m8 P/ m$ l$ x2 S: b
● 电源适配器) L: Y u5 p0 X( Y9 a' b; f
● 开放式电源9 I, {3 L& [1 u2 p6 k
● 数码相机和摄像机电源! H) |' ~- Z6 G: K/ x* c- K
● 电脑和服务器辅助电源6 C% y+ @% ?' K$ J- ^( }
● 机顶盒电源+ R% F3 E, N: f- h3 d/ U2 x0 p7 M
● 掌上电脑电源& L+ E0 E2 I9 `$ R- R
. ]9 h3 @! K( R% ?% T
引脚分布
) b3 e7 ]# b# u. a+ I% u
1 K0 V; \3 I6 M1 V6 x/ [% u% E引脚描述
. r* q! K: w4 M, }$ @1 p3 [8 `
. y2 a$ |" h( @0 x& v; N3 s$ B* A4 e0 Y& d
典型应用
) ^& b) w5 t! z- Z3 D& B0 X
# n) B' l t' ?" L, @, W; P. R: w: ~0 M1 [; E
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。
& u i& b. z) c+ X3 v9 U1 g0 B
% q7 I9 n8 j5 O* ^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。/ R8 z& a; F- {& U8 L: J
2 d" d; s1 C# K! h6 D
02、样机特性3 {# _: r1 w/ ?/ H
, x8 ]' }" i' V% K- ~- Q
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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# ^% V# h% q. P0 T: _5 J2.1、输入特性：
( z8 }( v0 v {# {1 a2 ~: o; [
/ b! w5 b& S$ g, }2.2、输出特性：3 e2 r9 g, w- c3 p( ~
- q- h) {8 }* A R% E" ~2.3、整机参数：5 w% N3 V7 G& Q0 ^. P0 f) \$ y
. j0 Y- J. X( F) ~: M, F( y2.4、保护功能测试：; P2 o. S- p. c8 w/ B) }; L* ^% K
3 N8 H7 @9 b% f6 d
2.5、工作环境：) ?* ?3 W- y, X) _) p; W8 F
6 c7 T' w \& j7 G5 ?4 y
2.6、测试仪器
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/ k/ O4 X T/ k4 e2 J03、样机结构信息" C- l$ ~0 W: v8 y% y7 E
: U* `& c' h; f& }* o
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。
9 s( X2 t2 v5 Y7 I; T, {% @$ _, I2 Q# z0 }/ r8 A' L
3.1、电路原理图及PCB 版图：
$ C, z1 L# E1 {! D* }+ m. y
- E4 ^5 d1 r% L2 O1 ]（1）原理图：8 R' A$ \3 @& ~9 n* \
3 Z/ J) k" H y" n4 c, E9 [（2）PCB 版图：
4 ~ g1 v! j6 s) @5 }; n. P& o. j7 Q; b ?9 V# o
3 q$ O* h8 z- [! I: J
' g4 K! b7 F- [( p) J& ?0 j3 }3 I% e' A0 J0 d2 s0 b
3.2、变压器绕制工艺：3 B' g; a1 S9 Y! F' f
7 r: P0 @- @; a! P# C* j
1）电路示意图：9 m% |/ [; \2 ^' |0 h2 a
7 f: k/ S& S; y: d（2）规格参数：
1 G9 i1 G! V- y+ E3 C- l; a" C
, V: x: f2 ]' _$ g, a$ t% y1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；% W. o# l+ R3 X$ j9 G4 Q
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
4 _* h, n( L$ V2 d% q; j3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线) w0 @0 V: l8 ^" d
4）次级: 三层绝缘线6 |2 o/ {" i# B, o9 E0 y) I c
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
0 x8 E6 U' I! N5 Z8 C6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
. m& |$ r8 c+ _' U0 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）)4 _1 j3 `- l2 q6 \
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
8 L9 f6 `, K- s9）成品要求:浸凡立水
. ~) K; x4 H7 w* g2 ~' {' b, d- H+ o5 b, ?( R( I: }4 [
(3)、变压器参数：" j& G, F4 R1 z' e4 e% p* C
- C: O* |' O( \
2 N$ I, P2 }4 n$ J( _
（4）、变压器结构图：% Q I8 N0 m' V5 |# B3 I
3.3、元器件清单：
8 P4 x+ q7 ?8 ]
( H9 q, s0 o' J: p" @1 r
$ o$ k/ C3 r* `" @04、性能测评) A( x3 i6 [0 l. T+ L( L4 t
( e. P/ Z% z6 Q! `4 Z2 }# W9 {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。
% I( `! j0 V% _9 U
% O: I& S8 f9 |) {: I ]4.1、输入特性：! N: `4 {+ M' ?* {) Q5 X: ?
% K8 M# u/ m7 S# [6 d+ B# r+ 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。
! R) c, j5 ]0 H. H2 I$ D) g `; v3 _! R( @' P+ r
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
, } V" Y& I6 H! X' ^4 K' S2 u( O3 [. N3 D$ s3 @, [; S
5 S5 {, v' M2 u" U6 K9 Y表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
& x. b2 {1 [/ T( v# \
. h& W1 F9 ~2 O! O2 Z$ S0 _% W: Z5 M0 A, h" L
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:1 E, {2 s% s, K, B- r9 u) V
+ _ B& w2 |% i, X0 t0 b I
) l. K* v3 S' n+ A5 }/ o/ B+ K
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
4 _& A5 \- j# N9 ^0 {; \. W5 B' k, G* q' i
4.2、输出特性：
- w5 _$ A8 W: C5 U' J, {9 x* P. j3 O4 [1 ]+ k, ]" ~4 ~" G0 M
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；. A$ f% w" f/ \/ o+ _
) }/ B' U8 H A* [+ O" |- C% e
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
" S2 x; s5 p) Z( |0 e4 g
h% U" |$ @3 r4 r' R表4 线性调整率和负载调整率:" G6 N2 l3 L& O _& l3 m
4.2.2、输出电压纹波：# a# X1 p# r$ ?6 y0 Q' F# h
' t6 M& q @) W! H 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。
0 u7 a$ G, l5 b
4 h- Y. w2 V8 F6 T! _表5 电压纹波测试: J3 F ^4 c5 N! S: D# O& I8 o
- ]7 a6 e( d9 i6 Q纹波噪声波形图：9 e+ a' |( T+ L7 f. J2 [
3 U) g( A' K/ T, I! {7 G$ `3 a
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
; Q2 c4 G. \# y8 m. f/ _7 Y3 kFig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load 5 S8 r4 X: f0 e
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
" J! K8 D( L' t$ `7 yFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
/ \# q- u1 l; g4 W7 v$ ?3 R$ S4.3、保护功能：# I+ a' c9 G; _( B/ p% h. q; {0 o* S
* d! O$ N1 a' P C/ ?
以下涉及过流保护、短路保护的测试。: ^5 _, G; i2 {
. _$ ~/ `; ~6 X1 r) W! \& f4.3.1、过流保护：
: E3 n' S" |# W+ F* v% O0 } M( z
. q3 k2 w" E5 Q- I7 \4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A. [2 V# k; y r6 Z2 Z% h% O( ]
" y$ P) Y; Y7 H+ ? Z! G g6 v
05、其它重要波形测试' @2 Y7 q' `; x$ o
v5 ?( x3 {+ F; h: B0 n$ H
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
+ V# R3 Z* L+ Z9 `; K- r1 W
4 X, S' e- r) {6 rAC90/60Hz，100% Load 7 Q. l9 q; P. k- _9 z$ r. k$ p
AC115/60Hz，100% load 9 n5 }2 A7 S3 E \1 S
AC230/50Hz，100% load 6 p* ~* W; m0 \+ {* y$ t
AC264/50Hz，100% load : v, M0 r# W4 D" u
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S ( `5 v" T" u* e1 S- g! B$ j; Y
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
f/ p5 P- N1 o% a" |06、EMI 评估测试
$ h% a( _+ J% v6 g9 i
8 R" Y: V5 B$ H9 y测试条件：. a' E8 u0 T$ R" _/ q' o( H
# @% k2 ~+ D; D9 H& D- r1 p输入：230VAC50Hz；" K. x/ j* W6 B0 }- r, t9 x
输出电流：2.1A；' J8 X( |- o) p$ Q
负载类型：电阻；; v- W# Q$ e2 C
限值标准参考：EN55013、EN55022B. q) F. {; c' ~: ?$ x4 [4 e
- S a) n9 E$ z* n传导L 线测试PK+AV
3 c- v4 A7 k E' B$ X1 W传导N 线测试PK+AV % m2 z5 N& |0 K7 y! |9 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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