本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
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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。$ P) W1 f% \! l* ?. n
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01、样机介绍# K9 M# {* H4 n; ]
1 M u! n6 f) _) y
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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0 n& M; r9 U- f( {& m7 p# [0 l0 X' k) l9 t5 a- ~
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
; x7 V6 y* Z. [! O# \% a关于CR5241
( X) J1 v+ z1 g1 S1 g& B
0 c0 Z. u& m+ {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。
/ O7 w" z4 ^4 q+ E+ P3 G6 N
/ l; r* o1 @6 F z' eCR5241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。) J5 y3 B) w# a1 ~9 z4 j- }: S
" m0 y B% o7 ]1 F" K0 N
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。5 t5 U! K$ }; b& K
# K; e# H D& }. h: l3 wCR5241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。0 C, |: l8 \5 Z6 s( t- i% D
( t! e# c1 \+ L# w+ Y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；
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7 t/ I6 ?4 L* ~3 a5 `● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
, \$ \& A% O) C& P2 d7 r0 q& P1 F' i* y+ ?
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；' V, g5 j+ j/ z; U/ s+ K) ?5 ]: L
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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；/ H* G( k2 T' J. p; c! i
" }4 N# E& D9 F9 R& k8 w! }& M5 T● 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”
1 J1 _% x7 r1 R3 _6 }* o0 q
. t- I6 C* b! T% ]- S# H● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
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* I" y8 C$ [5 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。
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基本应用 j; E6 w# x: \7 _0 z- t7 _1 j
, G& A1 K7 }# E, X; n
● 电源适配器1 q' y' K+ ?3 K/ x2 q& D
● 开放式电源: R0 _4 o/ Z. |+ i/ {! P
● 数码相机和摄像机电源
; Z- n5 \5 Z: L6 t% o2 ]* [2 F● 电脑和服务器辅助电源
]; f5 O2 \- y/ A: l/ X● 机顶盒电源) H) H1 r; O0 ?3 m/ |
● 掌上电脑电源" d# v5 L( X( N8 K4 e5 w
8 r; f' p" @" Z1 [. p
引脚分布1 u7 _0 `1 G9 ~. X5 S7 {. K7 |
( w+ A2 W& S3 Q5 ^
引脚描述
8 K# a$ p, F0 M) _9 x) ^, Z+ I3 z8 j4 j: ?
" P# `! L* U" k, i R
典型应用
+ _8 ]9 r( k6 k8 b$ t* B; K; K' c" e, x( v* i" e$ d- z' S/ w
' [: w3 Z! H1 [ |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。8 X% g# m$ J, h3 f; |( v* _5 B
9 N8 V7 O' [' f& N) A0 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。
+ c* b: j& @: j6 F3 ]1 m3 E- p/ Q
) W) K5 f* D2 w5 S. m: z0 Z02、样机特性 s' i. z0 u1 n- a# `: g5 h
0 e0 j$ ~7 Z7 B( }+ 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。! P V( {* ]2 i% p7 T+ [8 ^7 g
% `- T# G T. h7 I1 j2 t
2.1、输入特性：7 d; S( { I: P p
% d4 f- G1 E1 `2.2、输出特性：
# G" G& l( F4 E' j9 {2 @& i' u+ t8 i: H4 {) t
2.3、整机参数：& F) L# q6 m# u/ a
) w, i. L6 t: y4 p) o# X7 W
2.4、保护功能测试：# Q! k0 L# O. d2 ~: Z
6 N4 T2 ]+ N2 c6 n
2.5、工作环境：1 a$ V9 b/ k/ I+ k# T1 |
" a% k3 {# `) t4 F) b a
2.6、测试仪器5 b4 o, e! P" k5 o: A, {
( N. j+ L" j/ @' ]% N! F$ K% G
03、样机结构信息% B ?/ o- x0 A; f7 V0 |
! s5 B* z- ]$ u% t- S! r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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3.1、电路原理图及PCB 版图：$ b) V b) ~; p5 u+ g! N. n- T& x
. L6 a/ j. g; g: t' r" {
（1）原理图：! n( p7 S) y: P
0 ^3 p3 \) Q5 b4 d; U（2）PCB 版图：9 y6 M1 V& V0 S: T) t+ Z7 v5 V
3 d4 T5 R' {8 H- K5 E- i2 s5 p' V- a- d+ D% j: w
6 K! m3 a$ {" u; Q/ a
" {" I2 F/ b) a/ X. m4 n& \3.2、变压器绕制工艺：
" J C m- F9 T1 U3 w( T! p
6 e M% D, o8 S- R1）电路示意图：+ q/ N) R5 ?8 R% {2 k) P
& F. ~5 n4 {! f# \* ^3 i( k( u& H（2）规格参数：
' U0 h4 p2 x* w3 D% y- d2 h' s$ s4 j' s3 V+ N6 p
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；! P6 s5 a0 w3 z' k0 B) @
2）材质：TDK PC40 或同等材质；- ?0 f5 H; x' M! \8 P
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线" f: u$ q% k2 r, ~& p8 Y n8 d( ?
4）次级: 三层绝缘线1 ?, t2 W7 e+ _' D% O
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
9 K" ^+ g2 N \) f6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
+ @; v" u8 @" e8 a) X4 j7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）), Q$ ?6 d% |0 ]! i9 _
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min O: s% l; w* _. I) n4 L
9）成品要求:浸凡立水, }1 j7 D r( v7 `. j% r. [0 n
7 _9 Z: o, ^1 G K5 `2 @! B(3)、变压器参数：
, T/ _" \$ V& S( q, p5 n7 V/ c; e4 G: A# d1 Y/ L h: u+ [
X0 |! I( B# H5 q" t# O& x. f
（4）、变压器结构图：& H; K/ K# C7 m' z# A& f+ H* F
3.3、元器件清单：2 h/ }5 p- l3 [9 v) @7 F4 U
# I( }% U9 s! ?! @! Z" [1 m; C+ P& m, X' s/ ^
04、性能测评2 x9 M9 H1 c! A0 T6 Q
/ a/ ?. X) o0 R z5 s( a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。
! s8 x+ Z7 m" Q
5 z! c" u" u" u7 ?5 L4.1、输入特性：
# j ?# \9 m% O/ u0 [
+ B# Z0 {: R0 g! p; u2 ?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/ E$ t9 N8 r! K1 S# s! g. |
% k1 p! x; k" G+ a9 J$ x4 r/ V表1 、无负载待机功耗(无假负载):, x& w" @% b3 p9 ^6 q
' R6 ?) s% f! n
/ L% S* |3 c5 g3 u表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性6 k3 R; w# }7 o* }, P& S! C
2 |& [5 W' r8 ~5 D$ \) {
4 K( L( Q* h: {- |* b% o表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:4 [9 h8 r: l4 w* S4 D
! [) ] L: `8 v" {1 M% @
. k& J0 o+ v) a, ?% N. c& T表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
/ E0 m0 S4 p; S! i( Z' A
* K0 U7 I# n1 z2 |4.2、输出特性：
% b! f4 b6 T1 G% y5 |6 y0 s
( j. a& L7 \/ Y! H$ J注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
1 C9 Q! h$ ~- A9 l% k1 S1 A% O$ c4 A/ L. c" `9 d4 j6 K0 M
4.2.1、线性调整率和负载调整率：" c( X6 s9 M0 G
, F/ O6 _7 k# {3 I' K/ x表4 线性调整率和负载调整率:
; j& l0 M7 h' T8 X, e* o4.2.2、输出电压纹波：* W+ g: G/ p9 M( \
6 ^( w2 \' d& y. M; g" n
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。8 X& Q# F [5 w+ z- s" V
# R( k8 w7 c) [, v
表5 电压纹波测试2 I% {% w- Y- M, p, \
0 Y! h' U6 w6 t* S$ R
纹波噪声波形图：
6 C( i: d# r. R; z# \0 `) p6 L4 q D6 A( r2 a4 e+ {% T
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
) X" z/ v6 K6 p o6 s, s) `Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load 0 P7 H* H2 f9 Q2 E8 G0 |* D9 K
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
3 Y3 k6 ?7 Y# b" YFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
8 i* q m$ A; a: u x4.3、保护功能：4 Z9 p& I" h+ }8 X: i
/ f% u. N% V8 y9 R! d8 U以下涉及过流保护、短路保护的测试。8 W3 z6 Z L" r8 x1 S o- L7 Z
0 Z* K3 t. j1 @% L* e: b/ e4.3.1、过流保护：( Q/ \2 i! W6 A& |: k4 }
0 m! P; l. G* e# u/ o3 ]6 @
7 c; }* ?& c7 w8 J4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A" x7 [5 ]# i; B/ v; _0 t
5 n; D1 h' D/ ]% y5 H
05、其它重要波形测试9 f+ d2 Q) W, g& g- S% |* k9 x
9 t# ]' \4 v: [' o9 q; {$ @5 j
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
! B/ v) c( a' r, V9 Z7 s0 ^9 ~9 e/ e2 [. X/ E" ?! o1 R2 f$ j: ]! E
AC90/60Hz，100% Load
7 @- D% L) ~" M! z/ n6 }AC115/60Hz，100% load / Q! D: r3 x' w
AC230/50Hz，100% load ) S9 D' i) H* o9 q x1 E( j. q
AC264/50Hz，100% load 0 H, V$ i4 k, T* }" T. S$ ]
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
2 e" c! [& x6 e: E! `& v5 oAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS * Y* F! r# u' Y, V5 R
06、EMI 评估测试
9 o0 I- X: \ T9 Z) Q. Y+ P$ f3 v. M+ p9 s' A0 _5 o
测试条件：
; S* [4 b3 r8 T4 A1 ~5 V% z/ Y
# e- k5 ` D% T8 O4 x k输入：230VAC50Hz；8 [7 J/ X5 q& _ \/ [* T1 _
输出电流：2.1A；, U( g5 B5 B0 o5 }# T" @+ D
负载类型：电阻；
2 U0 F& B4 S _限值标准参考：EN55013、EN55022B2 \4 {0 e/ e0 s) ~" r
) \2 W! {- d/ i, k传导L 线测试PK+AV
1 K# \# z! \" Z1 N3 X, e传导N 线测试PK+AV
# j+ R" u, E* A+ `辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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