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有了这组强大的芯片,轻松Get√ 27W电源适配器解决方案

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发表于 2022-4-21 16:43:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-4-21 17:44 编辑
$ n) r0 |: Q9 [6 N; b' b0 A8 b" O5 x% [. J, ?+ a" g
在本文,我们将介绍基于CR5159TN+CR85V25RS_27W电源适配器方案。5 z: u/ b2 r3 T' P! b
01、样机介绍/ ]# |" {6 J( i& ]' Q: r7 L

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27W方案,输出9V3A 的工程样机,控制IC采用了CR5159TN和CR85V25RS。

CR5159TN+CR85V25RS 工程样机示意图

CR5159TN:CR5159TN是一款采用内置高压功率MOSFET的高集成度、低待机功耗CCM+PFM混合电流模式PWM控制开关。CR5159TN轻载时会降低频率,最低频率22kHz可避免音频噪声。CR5159TN提供了完整的保护功能,如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力,前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计,降低开关噪声,简化了EMI设计。CR5159TN提供DIP-8L的封装。

CR5159TN 芯片特性:

● CR5159TN是采用内置650V 高压功率MOSFET,反激式PWM 功率开关;

● 较低的启动电流 (大约3μA)

● 满足六级能效标准

● 内置软启动,减小MOSFET 的应力;

● 内置同步斜坡补偿电路,消除次谐波振荡;

● 65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的EMI 特性;

● 轻载降低工作频率

● 全电压输入范围,待机功耗:< 75mW;

● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能;

● 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;

● CR5159TN还提供VDD电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。

● 内置前沿消隐电路

● 逐周期过流保护

典型应用

管脚排列

管脚描述

CR85V25RS芯片特性:

● 支持CCM&QR&DCM 工作模式;

● 内置85V 功率MOS 管;

● 可自供电,支持正端/负端应用;

● 精确的外围电路;

● VCC欠压保护;

● 最大支持150kHz 工作频率。

该样机大小73.8mm×36.8mm,AC264V输入待机功耗<75mW,平均效率>87.3%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准;具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能;软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力,前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计,降低开关噪声,简化了EMI设计,CR5159TN还提供VDD电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。样机的变压器,采用了EE22加宽磁芯(PC95材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。

02、 样机特性

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。

2.1、输入特性:


' M3 L+ r9 A9 H: ?/ b% N

2.2、输出特性:


' S/ D. L2 O: ?

2.3、整机参数:

2 I5 P. f9 E9 c/ l  V! d

2.4、保护功能测试:

0 c% @' Q; b; R" ]! o

2.5、工作环境:

0 g0 d9 w9 T/ w2 ]/ w6 J9 Z

2.6、测试仪器:


6 T3 u4 E" ^6 }& |3 s0 `3 ?03、样机结构信息: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。

3.1、电路原理图及PCB 版图:

(1)原理图:


' ~' D- a2 N7 j

(2)PCB 版图:

6 \8 w0 _% L; D  t! U/ [

3.2、变压器绕制工艺:

(1)变压器电性及结构示意图:

+ u7 v1 Q. W8 g1 {, K& p0 f! r

(2)规格参数:

1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;

2)材质:TDK PC95 或同等材质;

3)初级、反馈: 2UEW 漆包线

4)次级: 三层绝缘线

5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质

6)初级绕组感量Lp:1.5mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);

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))

8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min

9)成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数:


( i" H1 e" M5 ~  S, k7 y

3.3、元器件清单:

) \( e- K6 L+ g
04、性能测评

样机性能主要是针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。

4.1、输入特性:本样机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。

表1 、无负载待机功耗


6 }6 m2 w% d: ^1 u9 b$ a

表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性


+ j8 i( m# c  P6 k) _7 N9 ~  B- ?2 E

表3、输出板端测试的效率特性:

" q6 Q" q1 o& V6 w# A- R

4.2、输出特性:

注:以下数据均为板端测试:

4.2.1、线性调整率和负载调整率:

表4、线性调整率和负载调整率

3 _# E, W, ^! a) o

4.2.2、输出电压纹波及噪音:

注:纹波及噪音在输出板端测得,在此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容,示波器带宽限制为20MHz。

表5、电压纹波测试:

2 u  B3 q# e' m' p% S% F

纹波噪声波形图:

Fig1:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load

Fig2:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load

Fig3:R&N@ AC264V/50Hz,9V3Ano load

Fig4:R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load

4.3、保护功能:以下测试过流保护、短路保护功能。

4.3.1、过流保护:


/ [2 r( e0 w8 M) p2 K

4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A

8 N; ]7 Y/ a  `

4.4、动态测试:注:输出动态负载电流设置为10%持续5ms/10ms,然后为90%持续5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为3A/uS。

Fig5:AC90V/60Hz,5ms 9V3A

3 v) w6 H1 i- f! V0 [' A0 Q' l

Fig6:AC264V/50Hz,5ms 9V3A

Fig7:AC90V/60Hz,10ms 9V3A

Fig8:AC264V/50Hz,10ms 9V3A

4.5、系统延时时间测试:注:AC 端(绿色)、VO 输出端(蓝色)波形图。


/ v0 {, a* Q4 x) A  E

TON_DELAY @ AC100V,100% Load

TON_DELAY @ AC240V,100% Load

TON_DELAY @ AC100V,100% Load

TON_DELAY @ AC240V,100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V,No Load

VOVER_SHORT @ AC240V,No Load

05、其它重要波形测试:DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:
AC90/60Hz,9V3A 100% Load
AC115/60Hz,9V3A 100% load
AC230/50Hz,9V3A 100% load
AC264/50Hz,9V3A 100% load
AC90/60Hz,9V3A 100%load 输出Vds
AC264/50Hz,9V3A 100%load 输出Vds
06、温度测试——测试条件:40℃环境下满载测试。
07、EMI 评估测试, \! I7 N" `+ C; e. P: l6 @

7.1、测试条件:输入:230VAC50Hz;输出:9V3A;负载类型:电阻,限值标准参考:EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV
传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV

7.2输入:110VAC50Hz;输出:9V3A;负载类型:电阻;输出低接大地,限值标准参考:EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV

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