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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 4 @' }: S5 B. W/ l& u# }8 R  r
7 c- a2 y4 k0 ^% g
在本文,我们将介绍基于CR5159TN+CR85V25RS_27W电源适配器方案。
! `) i2 O$ l  e) S' k2 W
01、样机介绍. T5 r* L$ |& N3 Z+ t$ s3 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:

4 D! |" ?5 z' K5 R

2.2、输出特性:

3 ~* y0 w9 r4 H! X

2.3、整机参数:

3 P9 V( W) }: V  V- c

2.4、保护功能测试:

5 l7 u7 G- a* G

2.5、工作环境:


3 C9 a9 I4 ^1 W* y4 Q4 x% U5 F

2.6、测试仪器:


4 O+ @/ c2 J" \4 O+ S& `; Q* D  \/ r  T03、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:


; _* ]0 |2 ?( U' c  p

(2)PCB 版图:


, Z: ^  ^7 U7 L0 l

3.2、变压器绕制工艺:

(1)变压器电性及结构示意图:

# T% n4 t  g! B0 t+ P' V

(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:

( E* ]* t: i- W' x$ ^

3.3、元器件清单:

& g2 A% A' O* `  ]+ H, d
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


' W/ s! w5 B2 \$ C+ Z# M1 t# a

表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性


% F8 g$ H+ C) o

表3、输出板端测试的效率特性:


, q1 r% I( D3 ?8 S; z, p" w

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

7 F3 x  v" |: B+ \3 ]0 w9 I+ p

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:

* t- T: o, m4 o! f4 M* W

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:

' J( ~* w' z% A) ^) z

4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A


0 l4 K; o% B' i8 y% S- g

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


6 `; H. G: X3 a: c/ B# H7 f' p0 F

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。


4 e$ U& ]( R. {3 l" A% _, a7 f+ r

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. A2 c9 T+ W6 [& I& s( K

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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