本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 8 p, c5 Y1 y$ U) H& o( @1 y8 v
" s8 S3 r/ r% V" E4 L' {( x
概述
. ?, H6 F$ F1 ~- \6 m3 C
) G4 }8 H4 R! b, @; ^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。
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8 p1 R1 T5 z W$ B* n1、样机介绍2 E# K1 j- m" z+ s& w# q& c
" m2 Z6 I; J7 Y2 g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。
2 H; R' o4 Q; w1 f) ]$ ^6 x. D U2 r
8 I& N5 U k( m/ i5 ]
7 I. G0 o. v1 R; N5 `% O
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 + }& I0 G! n( D$ B# \4 F
CR5269SSG产品概述
& }: B6 u* L' z6 w5 Z# ]$ w+ u+ k! H4 Y# P0 @# ^3 N/ C+ h
CR5269SSG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。4 O* G* X& g' v. d1 n: {
/ \: T* f. G8 O0 f% `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。* J4 z* h: g" |9 V4 G ]8 S) D
`5 V+ o X5 n" N5 h V4 b( {$ ~) zCR5269SSG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。
& O5 A \+ w) j# k8 Z: Z" u, j- b! E: ~9 ]
芯片特性：
! [" N0 a5 M2 Z9 u4 o2 V● 全电压范围待机低于75mW
( k! |; D* f: c● 满足能效六级标准' a+ T/ x2 U* f7 x: Z- P# ]) N
● PSM模式降低待机功耗! n* ?) n% H b
● 内置软启动
8 }0 x& s* P+ e● 良好的EMI特性
. O4 G, o2 K1 ^( m( M" R● 零噪声工作% s. G/ z2 [+ S6 V0 F" b) o& |' L! f
● 典型65kHz开关频率0 x e, H9 R" S; G
● 电流模式控制
5 T- D% K; Y N2 I7 W+ O, D G● 内置斜坡补偿. a# e* S5 l N* X; e0 A8 Z) b
● 内置前沿消隐" Z8 f9 X+ _7 m$ y- ]
● 启动电流和工作电流低- R+ g) O5 m7 N; n' a% ?
● VDD端过压保护
2 L j2 j. Q [9 K● 过载保护- I- y, R* ^6 o* _! p6 y
● 逐周期过流保护5 R: y$ c9 x! P- @4 N7 n& z. b1 x
● 过温保护0 Z) U* a: H1 C5 l; }' t5 N
● 输出整流二极管短路保护
" j& _7 U: L9 v& o% Y● 四引脚散热$ T/ Q* Z/ k2 [
● SOP-8L绿色封装
) v2 U+ v5 e, O0 [6 l
% E l' G: h, [( C0 b& h' O基本应用( F7 V' c* J- X/ ~2 N/ g
● 电源适配器' j# n! o! ]3 k0 p+ j) D
● 开放式电源
! ~7 r2 X" b; J● 数码相机和摄像机电源 s0 B9 {+ U2 J
● 电脑和服务器辅助电源
3 w) r7 K8 A' V2 u● 机顶盒电源: W6 g3 e! I. Q9 [3 a
● 掌上电脑电源
7 ~. c$ {( z! {, R# r1 l6 S0 R& \% F
引脚分布1 V0 r! [/ T9 ?. A; L; H
# u7 |% _' J3 @1 J引脚描述' W( ^- W( V2 N5 z
7 t$ e9 B0 ~) B9 P典型应用% R* J, V/ v) c3 A
7 |) f7 x( Y* ~0 s+ K7 ]% I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。
( ?: B* y) \" G: C: I7 y/ K; N7 ?# o; q+ R2 {9 }
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。
0 D9 M! h8 P4 X" u: T4 N! ]3 g/ T* a) Y/ g* C$ Q7 b
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。
7 c% y0 Y a9 y8 w2 c1 P/ [/ T0 g+ f& G: |4 K5 o: F
2、样机特性 q% |; |. \/ A U7 n
! ~+ R* g. n8 z! B6 v1 M: s9 L; _
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。
1 T1 I* d6 v, N/ b
4 x/ }7 q" [( M. {2.1、输入特性：' n; s. v; I) I7 I+ U
: a& ^! ~: Y) {, q4 i+ `2 h
2.2、输出特性(PCB 端)：
1 g, ?8 k; m+ _2 d: T" e6 k, ?2 ]) \. [, y
2.3、整机参数：8 {0 l4 i" N" ^
5 d( j9 M! M% o P5 p" z2.4、保护功能测试：6 a3 `8 ?' E3 Q! ~! T y
! ?( [. y( e7 K% U9 z
2.5、工作环境：
! X7 P& K& l0 z% l" F
2 @6 U3 D* c: `2 H$ n2.6、测试仪器：# \$ q# r, {) U' p
8 Q3 O" Z- w: H2 K# P! O7 W- B" Q
3、样机结构信息
( S8 l ~2 m" c( K: P( M( ^% v
6 i; U6 r" i# [5 n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。: ~, N) v+ N* t* u
! e/ s" p, |" r, t3.1、电路原理图及BOM：3 d( E1 c! ?% ?) a7 ^+ V
! A/ }7 j9 f; T8 a! T3.1.1、原理图：5 S: u; q; }7 l( j" o+ w
5 u8 S# J7 o! _+ F, @7 A0 ~
3.1.2、元器件清单：
3 V3 ?: K" X G2 w% N
4 {7 {3 ?: @- r% D2 F0 l5 n3.1.3、PCB 布局&布线：
u7 M. C- F4 ^( ^0 N; F, s
* U/ N- H; [! p! g$ j
PCB 顶层布局&布线
4 Z( S% [, h4 a, ^
PCB 底层布局&布线
* y* H9 Z7 ]: L3.2、变压器绕制工艺：! \1 Q( B7 z" l
, B! s' R1 O/ }* ?4 S3.2.1、电路示意图：
' Q' Y7 ^+ q4 [2 j( h" u+ i
5 [% ^- w7 t1 c& P3.2.2、规格参数：
; J( C7 Z# p# S7 ?1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；0 A5 H8 _9 T, t: m2 [
2）材质：TDK PC40 或同等材质；7 S" ^9 V8 N, e) y. g$ l
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；& }9 F0 s) L+ K
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地9 p) }* l3 T# \( A
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
/ q- J. f1 p% O1 `- l: V5 j6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； p* K) T+ W+ P) {# ~
7）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）)；$ \, |# w2 ]5 u% m! o
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；0 G# T7 B) v5 G: v& E
9）成品要求:浸凡立水；( u1 h& `; D6 X+ ]0 j2 d2 ^
/ Y6 ?8 G+ O6 z6 n3.2.3、变压器参数:+ n) R% ~! m6 f1 ~6 A8 g& \
, w8 V9 h0 p# X* h
3.2.4 变压器结构图：' p& r: E# F) Q9 l7 w, e
, A! P8 W. e0 z1 w: ? ?' _" w l
4、性能测评, Q% ?& M9 k3 r5 a/ w. n
$ {# B/ O; B, G0 a8 M0 L) `" Q& w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。/ ?5 C0 P9 H S0 W* E8 p/ V
$ t5 f2 Z7 _/ N" E, U4 o6 m" ^! e4.1、输入特性：' I& D+ ]7 ?2 e
6 Q0 H" F/ m2 Z6 m9 v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。
! R3 s! `$ R7 J
4 R; G- X0 _0 z9 J# r& [
. n% ~! G0 F4 n表1 待机功耗
+ i! ~7 l3 B* r+ O$ `
, x# r5 t. S: J& U0 t表2 输出100%负载下的输入特性; a1 b' a8 p$ q# L9 F8 U: ~7 @
% L1 a- Y$ t% ]. O3 f/ ], F, b
表3 效率测试（PCB 端）
$ k* S3 _& l9 V. t. |0 N# Y
8 j9 P" U1 t" z; t5 { A* t表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
- `6 x# @# \4 S* y/ O
6 ]6 ?0 z) ? a) h表5 能效等级评估（PCB 端）
9 M' Q4 s* A) k6 P- K0 K& \$ ?7 ? {1 X
) A& [4 u) @4 d% y! k' C4.2、输出特性：+ q4 ?/ H! P4 Z' T: ]
8 q) I) M x }( s) r. V
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）7 J8 V7 y8 h: v8 E7 ]$ m& Q) [
4 r7 K. ]9 H( U$ D! p" {5 M! C
; G9 Z# U$ i; G* X- n6 q0 j
4.2.2、输出电压纹波：
% u4 w H8 `$ {8 K; i- }( X
! H) V/ T9 k6 D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。3 U- O, i: U }, w, Z0 s
% Y' J6 R. }. Q- q( {# w2 C6 _/ B
! {0 \# o, b& r; {
R&N @ AC90V/60Hz,No Load % ?3 M6 ?5 x; C$ @! w
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ! r2 m |. W6 X1 d% V% n
R&N @ AC264V/60Hz,No Load $ Y% w1 o" f+ ~/ T: L5 N
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 0 u+ T" n' }% C0 @# S6 M
4.3 保护功能： j9 x5 d5 ~6 ?
( p9 s$ u' @7 y以下涉及过流保护、短路保护的测试。7 t' H) G& h* k9 u n
7 A7 S$ Y4 B- C
4.3.1、过流保护：
1 B) Y& X4 O' s# l
9 O( q' o4 o9 _ a% b6 }0 u4.3.2、短路保护：# \& P1 V. o- c9 k3 d
- b* ` q i# Z; g
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。6 K0 x8 I2 e: B- B; V
& |9 w# u$ I& C1 L; g9 |( P! _
7 w6 e2 N) z& m1 I. l5 d$ Q& L4.4、系统温升测试
# P7 f% t* X, O* ^9 {1 ?( G* X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。+ q7 _: ^: n5 c+ w, v
* x* }2 n# O/ [' n* ]# A2 z. R6 b
测试样机及配套外壳 + ^1 a% d9 s( k5 M- ~* ^% f
温升测试：单位℃7 A [) j0 ]8 \% x3 g
8 I4 z3 p6 G2 h' E1 R: M8 g
4.5、动态测试：% D t+ E% ?, m5 E: ~
5 y. w$ H( Q6 n( \( a% ?+ z
输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/us。+ N) ?: R# } _1 V8 }
$ `6 V; ?4 v% c5 I: ] [8 l
' f _, u2 ?* d) m" X8 H
AC90V 5ms 6 C7 Y8 p# o) U, P8 m+ J
AC90V 10ms , z O9 V% s( r
AC264V 5ms
0 d" S% W- D) |9 z9 }7 W2 g! P
AC264V 10ms 6 A$ W: @. l! m
4.6、系统延时时间测试：4 V( l4 A' ]) p4 _7 E' W3 a
* W* Z! E' h5 H
1 V/ O. K4 X0 W1 l
TON_DELAY @ AC100V，100% Load / o" E* e: w r
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
: k6 e$ s) r8 e& Z7 J% u" ^$ @
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
* ^4 r, V4 q3 L+ @1 ]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
( x4 q3 |5 G5 T/ i% S- `+ z' W
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
# a6 g8 x9 `* \
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load . e1 f8 u5 {' q+ h" q# b% o( U7 b
4.7、其它重要波形测试：
, ~: K& U; X. v6 V& D
- j: V: G# i' I0 JDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：3 `+ M1 h! t4 V
) `% g7 r8 D2 W3 X6 }& M6 Y/ O% A
AC90/60Hz，100% load
7 P3 l# c2 K K
AC115/60Hz，100% load 3 |1 m, J5 w4 F8 i- @/ w; p3 S
AC230/50Hz，100% Load
7 b' N7 _/ o. y1 T( G( R
AC264/50Hz，100% load 9 `5 S4 M' T7 C. r2 W$ A6 G, h% `. Y
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 1 ^. r2 _4 {/ l) s
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 5 M8 Z1 y4 T. v
5、 EMI 评估测试9 G5 ?" I7 m* P8 T1 S
$ H+ E( D+ g+ ~ C* k; O
测试条件：输入：AC115V/230V/50Hz；输出负载：使用大功率电阻；限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）3 \# k( q$ v4 L8 m# p" P! @8 S
1 t+ O' ?& Z3 H* M: f
AC115V/60Hz 传导L 相
) f& I( ^( L4 @/ g3 w2 X$ \
AC115V/60Hz 传导N 相
q0 \' \) u: ^: O8 p& A
AC230V/50Hz 传导L 相
5 s/ c, H! q0 |
AC230V/50Hz 传导N 相 / @7 k- Z' z( K$ m- K& ]
AC115V/50Hz 辐射测试
# ~9 q$ }5 N+ Q! r- h9 ^6 U5 |0 e" Z
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