本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
1 m }! \) h- _5 d
9 u2 X5 s) S+ t概述
3 w, D; F' d) z, M M u! t
& a% \, b/ Q1 q0 K; f2 W, {2 K随着电子信息产业的飞速发展，电源适配器的应用场合日趋广泛，对其性能的要求也变得日益严格，包括对其效率的要求，特别是随着全世界节能意识的提高，对电源的效率也提出了极为严格的要求。本文，我们将给大家介绍的是基于CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。
0 Y! c& x: |2 v5 x% v z% U q
0 J! {. h+ k$ {" u4 X1、样机介绍- m9 }1 A2 N! Z
8 D9 b% o/ Z- N2 J' V8 }: a
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12W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了公司主推的CR5269SSG。
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9 K0 ]. g6 @& g
6 F- |8 \! y0 |3 f, H
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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
( j- Z; r. @ T8 U; a& LCR5269SSG产品概述
& d6 m7 B2 `( }& T
`/ y7 y$ L7 c PCR5269SSG是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSG集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSG可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSG中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。
$ S" l! T/ M; c6 h/ i/ Y2 S! f* y$ j) a/ [' 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。
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- S! @2 {% m- b. I( MCR5269SSG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。
5 ^5 A9 H) j7 P1 v/ x+ N# p, I2 }+ d8 K9 e" w+ a* U. n
芯片特性：9 O5 h7 e4 ^- P1 T7 t# @/ G
● 全电压范围待机低于75mW/ H/ P5 ^6 q5 ^9 ~8 D
● 满足能效六级标准
6 W! S) |7 K$ b' O" n● PSM模式降低待机功耗' x: ~6 @. p% q- E G) h8 @5 V4 t' J
● 内置软启动7 G0 v. b3 b: a' u2 c1 K5 H$ s4 }
● 良好的EMI特性
' d: p: [4 U$ A2 N● 零噪声工作
, p7 _9 T: n& p' l3 p● 典型65kHz开关频率
1 T/ Z C- @% Z" b X( E& C! v: N( Y/ `5 a● 电流模式控制+ |) \; _# @+ L+ C, N/ [
● 内置斜坡补偿& z" o3 ~+ e: c- K3 j7 }$ |8 }4 P$ p
● 内置前沿消隐
5 X8 P- P# U6 b# e- t1 i& ?● 启动电流和工作电流低
1 _. j3 \3 z, o5 U● VDD端过压保护" g" Q6 S8 P3 o& d5 Z
● 过载保护
7 J& e4 e+ W9 C4 _) A" v3 J● 逐周期过流保护
( m/ \1 n" u0 W. s3 a● 过温保护
* _( |( z8 g L/ O; R# f. d9 N● 输出整流二极管短路保护
: \( {: L: Z. t! z f● 四引脚散热
4 S2 T, y/ i K2 m$ n● SOP-8L绿色封装- t4 t+ j' ]7 H& @# Q N F6 u" d
9 o8 j% q& n p* \3 F. r- O基本应用
5 |- E' T4 d! b1 |● 电源适配器1 w3 j# R3 A5 l: B6 q z* q
● 开放式电源
& M: }8 L9 I. A- T: i7 L w% Y* ?● 数码相机和摄像机电源3 T7 r, o( Y' n5 ^( ?+ L* {- n
● 电脑和服务器辅助电源
" K/ ^# I# |: X' g. {" L# |, @● 机顶盒电源
1 x2 Z3 G* o& S% ?● 掌上电脑电源) l, x) j, y6 W
8 _* N2 V; h, ^0 R+ X: G( p引脚分布
) f K j. K& ^
/ M( h0 L8 ^* c% }' L引脚描述8 |7 E# J/ [; U4 ]
4 d! \# j5 _- `' Y! T典型应用
, H; @& J/ S) `; v1 Q& |3 R* M: S: q/ _8 p
样机PCBA尺寸：63*34*19mm( L*W*H),是一款全电压实现12V1A输出的电源适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时PCB平均效率84.09%；能够满足最严格的“COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。+ O$ ^% z: i6 o% p8 Q
6 L& z$ j% ?# I/ Q& s, z! b x |样机具有良好的动态负载能力，良好的恒流输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
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样机的变压器，采用了EE16W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
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`/ e/ T% t/ L5 K, ^2、样机特性! i2 c9 D9 D4 h- ?) b
2 S* n- l9 C: \! 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。
M' p" h) X$ H" q
; k$ F- X. g' M1 k4 W |2.1、输入特性：
7 {) v1 ~- s1 f; v
3 r p3 x* |7 s' W2.2、输出特性(PCB 端)： [ m9 z1 y+ Z
7 O5 d) k5 ]! I) T' S' O+ ]9 }
2.3、整机参数：7 \# n8 N |- r$ R2 N9 a
6 K5 Z: o3 x$ i7 g2 ^% a) D2.4、保护功能测试：8 n4 Z4 [! @" ~" }$ F4 j
" `, f0 I! f* C+ c4 X( g2.5、工作环境：$ K7 Z. A2 p7 V* w/ B% w
2 S/ @: |* @! t0 A' ^4 |
2.6、测试仪器：- ~8 S* _+ P M0 D7 w C( D
7 ^; x1 [% U# j7 W% j& C
3、样机结构信息2 L% _" D0 @% A' @7 d
+ C/ G& q: Z+ x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。
6 \+ _; Z5 y( q0 m9 _; g2 Q9 V) J5 u" V! r5 `$ ~+ ]- F
3.1、电路原理图及BOM：
6 L. j$ a0 k& i3 c( j; N
; U3 \: m1 n! N* E0 }4 ~3.1.1、原理图：7 P5 n! `' C3 D- ?: O7 Y
; i+ |- b2 O- J4 d3.1.2、元器件清单：
: m9 s$ J9 f# n0 ^7 @
( @! C9 E8 d/ ]: V4 ~1 f* \3.1.3、PCB 布局&布线：
& V4 l% l4 p% J) {8 u; _
/ o% j- w& Z: W1 q1 U* o6 y1 ~' T
PCB 顶层布局&布线 ' f* H# I' s3 {! I e
PCB 底层布局&布线
6 w# n8 V" N9 i7 E: N3.2、变压器绕制工艺：
" }) v6 e) f9 F" F% Y6 q9 R' h! {% D3 \& \
3.2.1、电路示意图：& H5 {2 K1 `, ?9 [
' y% y7 z }! x& \- `0 t+ r5 U$ a3.2.2、规格参数：9 Q* i) D2 T9 q% h
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；1 f! M% A5 a' x) F/ _7 H9 Q1 n
2）材质：TDK PC40 或同等材质；- j3 X+ }7 W8 D! k4 d
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
# l1 y" E: l% J4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地9 N5 y% ?. r4 ^
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；; E) L" f& N) z( J! u) P1 }- Z
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
" l/ Q4 r: B, K# T+ V1 h6 r7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；
( k2 a2 B; `$ ~6 k8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；) Y$ F* z1 Y% X# K# e: Z3 d/ |
9）成品要求:浸凡立水；
" ^: N# B' o9 w/ b: Y5 |2 t! h( n/ s$ r
3.2.3、变压器参数:
# P+ A* b$ U6 _( ?, |
5 b8 J5 c6 D' M8 O/ J3.2.4 变压器结构图：2 A" q- @7 I" C4 `( L; W) G
T0 |8 Z5 X: c9 p1 f$ n p4、性能测评
7 p' z3 f) P2 D" f! \, a2 D, e* _. V# D8 e) ^$ S9 G
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。0 A% ?! V/ I0 A" A% W. ^* S5 Z
& F$ w( P! [% s" E! H/ a4.1、输入特性：: D# i3 E$ G5 I* u9 z! c
$ p u8 R5 z% t9 |% o* v+ g本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz 到264V/50Hz)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。+ N0 x) P! W7 L( v- L( q/ `& j* O
8 o* E* w4 `! h1 M, Z3 E- o. u5 B, Q% Z- _: N9 ^
表1 待机功耗( \2 J. q/ H' M8 }; i
, X4 e/ T+ P+ E, x+ k
表2 输出100%负载下的输入特性
" G. j4 D# J, T7 ^: `/ g8 z
- }' X! a. m7 X% i: M A3 U表3 效率测试（PCB 端）$ X2 u/ _ Y4 r$ C
& T5 ] l% c' R* A) L: \! e表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）& P& s) j2 N, I u$ `6 b8 {; Z
. n, a( `: W& A
表5 能效等级评估（PCB 端）
8 B u3 [+ \$ {& ]( {2 S2 @( ^
2 m' w' M6 [5 e4 C6 o4.2、输出特性：/ [8 u: `' i5 T/ m
# V* h" \# |7 w' S4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
8 P# a% Y6 l9 L2 p
. d* ]! E8 @3 }3 _9 N
5 N* Y$ Z# w( n0 [/ [4.2.2、输出电压纹波：/ _. B% D& }, r6 h3 N# i- w$ g* Q
* N9 v6 f% y5 Z6 r7 a! U注：纹波及噪声在PCB 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。
* h. S* S' Z8 \6 k% Y# J, l' c0 R+ J5 e
9 a$ l! M9 @4 ]: r, n5 N/ l2 d: Z
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 2 m6 G, W8 `/ ]6 C! o1 Z
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
) L) M! O3 D& G( d1 U
R&N @ AC264V/60Hz,No Load - w) `- F+ C4 g: P
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load & x& I! M6 B' S8 ~* H
4.3 保护功能：
: Q$ n3 O5 {: {7 Z. C3 Y8 z% E: b e8 y/ z9 L- L) ^
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
+ \# ?. o/ s9 I1 a- v v0 R. h, |. j4 H6 ], o/ d" N4 G4 O4 E) a
4.3.1、过流保护：
3 ]* K" s, u8 e& \; z, `; @/ r1 r
4.3.2、短路保护：
! a3 R, ~9 [* N! ^0 }% k$ l* K8 i0 G$ d5 L
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
! J3 T! C; a# l7 K% D. X) e+ S8 l& ~
: b2 ~% C: j$ H- N: q) b- u$ z4.4、系统温升测试) b$ Z; c0 L) ^, D# _
本项测试评估成品样机（含配套塑料外壳）在40℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值。测试条件：输入电压分别为90V~264V，输出电流1A。
, `, x: v$ ]. d$ {; ~) g6 n- m, n5 P- A
测试样机及配套外壳 % l/ y2 ^9 g( \" h
温升测试：单位℃2 |6 Z4 T0 G/ v: i4 Y
/ W" K( }) f' x# D
4.5、动态测试：
& t$ u9 c+ ^+ f( f; Q& Q0 g( q; C1 \2 i: [ z
输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/us。 o5 [4 s" @- X, ^8 o7 K8 F6 y
7 x0 H& E6 `% ^& A
( ~1 }9 R- Z$ m2 C
AC90V 5ms
4 b- g7 H, A, a' u$ l2 Y/ g
AC90V 10ms
3 B3 h; S+ y, ~( D7 O% w5 B K
AC264V 5ms
, I# f& N: ? S6 M
AC264V 10ms
' w* G% l# h; B i3 P* ~. q( t2 N) N4.6、系统延时时间测试：. s& u$ D6 g1 |. n, Z- a! Y; \
; e% k' h) H* g1 ?
. G/ @5 F1 S; X9 `
TON_DELAY @ AC100V，100% Load * y$ [# B! M, t3 u! ^) Z
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ; q: h9 S" W( Z6 `4 @6 _
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 7 _: }5 J$ U8 b9 s8 y
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 1 r5 [# `) v9 H* r+ T( L/ x% O
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load ) Y$ U$ I @" |
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load ( {+ @8 k9 r: W+ ^' S
4.7、其它重要波形测试：$ R- i. b4 ~+ a, B
: `6 I% I( v" I5 W8 }. D( `6 [% w0 s
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
' @0 B% P1 @! o& ^& z
1 t( S* M5 k. K# C! A4 d8 g
AC90/60Hz，100% load
* @& G. E- n; y+ ~- \0 m* n
AC115/60Hz，100% load
9 n4 e$ s- y7 D# Y+ e( H
AC230/50Hz，100% Load 2 i" y9 m2 b$ B& p9 Y
AC264/50Hz，100% load
: r* P7 G' w: P b/ @+ Z# a
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
! i" F/ u9 c! z: x& Z4 V
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 / T( u$ A( n! S) ]# J* C# E4 v
5、 EMI 评估测试
p+ K# o# s( _# C4 D9 c7 j. G
# i% i& [ d) K5 D; O7 j测试条件：输入：AC115V/230V/50Hz；输出负载：使用大功率电阻；限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）. P5 c5 _) c- V& ?8 [. k8 k
5 }- i0 }1 p3 d1 \
AC115V/60Hz 传导L 相 & a. C0 f5 S$ M+ p, Z: W! K7 c4 x% i
AC115V/60Hz 传导N 相
: z( U# i" s/ D6 o3 O- W$ w
AC230V/50Hz 传导L 相 % l0 v5 }0 O8 P" _1 u2 c3 M
AC230V/50Hz 传导N 相 1 l( e* G0 H4 Z
AC115V/50Hz 辐射测试
: M& Q7 c- @) X1 a) l2 y
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-5 17:00:01
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡