本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑 % t P# l. y9 ^% `
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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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/ V/ }7 o3 A5 G# K- D9 f+ j' n01、样机介绍
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( k4 _* m& c& q- ?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
+ x8 A5 o7 s$ Q+ }2 e关于CR5241
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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。, M; b# w" I K+ W( u2 y
# A6 ^9 A; D3 N/ ]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。. S) w% S( C) E$ t
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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 j6 Y# u- q ?
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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
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● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；: o2 g# g! {, k
8 j" ~* `0 b8 m; |, U2 \0 J- r: ^$ k+ `● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
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● 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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( t4 Z! r* n7 M! Y4 Y● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；# J8 U4 E# P- [7 L; C7 H5 o
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● 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”5 \, P, B" J l0 A8 a2 O
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；4 X5 l7 l9 n& m2 n( N0 U, b
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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。! }3 P- P& z) d. D3 U7 }) ?( A9 F5 B
* q1 F4 r6 d# z l8 ?3 h基本应用
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1 }* l0 _& y$ ^9 X- ^1 w● 电源适配器
* h; S& A8 e+ D8 b1 M5 i● 开放式电源# H% |% t! [ H9 X7 R q, C( E
● 数码相机和摄像机电源
# I- A' b- A0 S8 [4 N● 电脑和服务器辅助电源
" c4 E! o" ^" s6 u. u● 机顶盒电源
- o! I+ q, {1 w8 H3 L● 掌上电脑电源
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引脚分布* a2 C0 ~* Y' Z2 C
q7 Y& _+ C. k, M+ E
引脚描述
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典型应用
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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。
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: O2 p% f. i& T' N6 _) p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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% f6 T1 N6 E8 Q& j+ @& W02、样机特性/ ?2 Y o4 _* K% Q: I. x; E* A
0 M% g: A4 g' b: 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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2.1、输入特性：
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1 @) k, d. A7 m, U" }2.2、输出特性：& A6 j0 n/ {% q) V
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2.3、整机参数：
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$ i- p ? D' |2.4、保护功能测试：2 E6 b+ F L; s* e
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2.5、工作环境：
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& H6 U) N8 Z( W2.6、测试仪器- R; m2 z& L9 W8 B' Y* P. j1 D
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03、样机结构信息 W2 W+ O) T3 a9 w" Y( y2 Z
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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。
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+ k+ M, `) q7 |' l9 U# s- `4 T3.1、电路原理图及PCB 版图：: y+ w; V, W ?- O
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（1）原理图：* z+ u7 L6 O) s8 Y
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（2）PCB 版图：
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' m9 l5 y, E1 g' v7 a3 j3.2、变压器绕制工艺：
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1）电路示意图：
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（2）规格参数：
7 ?. U {; x, f2 Q' `( E7 E! g
, s! V9 L# q g' u$ z8 D* X8 i1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；0 |! E+ g; F9 r" U1 E
2）材质：TDK PC40 或同等材质；2 n9 G, r+ c, V9 {# |8 i$ [
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
. V0 [/ X& u) U- Z U; p- ?4）次级: 三层绝缘线
* S; E$ U$ Q) r8 k [8 `3 h5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
- y2 {: R0 \/ V4 u5 c# x6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；9 u+ a* G+ k6 r+ ?5 }
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）)+ r5 \7 L \5 T+ T7 A, t/ d
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
x5 v! ^& c' d9）成品要求:浸凡立水; r2 z9 Y' B% T
3 E) d; A( ]! N# F. T- S0 y(3)、变压器参数：
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（4）、变压器结构图：1 L" \! M* E( m" y5 i, B! S
3.3、元器件清单：) ~6 y3 O2 R+ J2 [7 C& T
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h% t$ M& K6 }04、性能测评
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8 a1 O/ F2 @$ m# k2 [# _: r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。
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$ g |5 k! X6 N2 z9 S+ p# k2 `/ p0 C4.1、输入特性：) Q0 @) J5 g( K, V' p9 q7 Z
" T+ F$ x3 h# F$ E) h! P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。% @; c9 \& S' E$ W2 O' F* m2 p/ g6 S
/ O" f1 g) T7 f; _; b/ O2 R表1 、无负载待机功耗(无假负载):
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' E1 K1 ~3 F; O' H* n$ S+ C. @8 |$ k% X& z5 ?7 H$ x
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性# j. u4 T4 w% `) g: y
1 U# A* _# s% |! k) R
8 `3 o# |$ Q# A% `; h表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:" x# x: S3 G: U4 [
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8 \& W+ t% C' ?1 ?3 b
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
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, {0 D7 e* _1 f6 R3 ^! e4.2、输出特性：
1 ~3 M: }/ Z0 C/ M" s3 W
5 q, {! A3 `, U; o1 T8 J7 ~注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
6 H+ t8 k- v8 }8 T; ~
9 S( E1 F7 N$ n4.2.1、线性调整率和负载调整率：
' V9 R. r$ t3 i/ Z7 w7 b- ^& d( N' ]7 U% B1 C
表4 线性调整率和负载调整率:
* R$ F) w! T0 c! I B. e6 H4.2.2、输出电压纹波：' [! `% s* o& m y
5 w9 w. E8 P" A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。
. ^; B& ~- ]0 e; H8 C R. i. t g% ?& y( s8 ?1 ~8 g" @9 x; f
表5 电压纹波测试
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纹波噪声波形图：! X0 E1 o, ^0 V) Y* K) h0 `
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Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load & w9 @8 }7 Y- q0 j( c- q
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load 1 g% _ L% `6 u" n5 O8 Y
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
. |+ X/ r, J6 {: F0 \: _4 D9 ]Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load 9 q$ ?) _- F+ ?+ r( X4 t
4.3、保护功能：
$ k* ?1 d, t- i. s: H: P& A
! l) F, v9 y7 U& l, U( C以下涉及过流保护、短路保护的测试。
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4.3.1、过流保护：
* Q) _: O: N% ~: e% P) s+ i0 E* r2 E+ U% t
: ]$ r$ `, R3 _( l5 {4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A( X2 y o) H: y, ^
- m5 T) \2 W0 x n' H9 C05、其它重要波形测试
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DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：& R& S; l, e; O" e
O: E! V& k2 j! h
AC90/60Hz，100% Load
4 [( `. s/ w* s8 bAC115/60Hz，100% load
# }( n7 G. x" D# BAC230/50Hz，100% load
/ c8 O" j2 o$ J: x# UAC264/50Hz，100% load 2 F) C2 }5 o) k
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
8 W4 q- ~/ {$ H! R& \+ Q$ xAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS 8 `: |5 g* p( U% J* P( S8 j: k$ m, \
06、EMI 评估测试
; ]6 {9 v4 t" }/ Q8 I0 ?) S% U+ ~( k& _! U7 d
测试条件：& X4 |8 a, x# }% B- I; |# A
7 V! @. k% {; H, [ l% _
输入：230VAC50Hz；
4 t; r/ o$ J( S) O( g输出电流：2.1A；
! F3 N7 M3 e1 V1 A: n负载类型：电阻；
1 x+ C9 t, f2 o% w7 z7 ]限值标准参考：EN55013、EN55022B$ ]4 C" Y, y) y" x. l
) W; r( U$ W5 b* P3 P
传导L 线测试PK+AV
u7 n% H8 X. {' X# l传导N 线测试PK+AV
3 n4 G3 R4 r8 {3 z5 w" l+ z辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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