本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
9 r. I- L& e, v, ?$ e1 G0 g; }/ x3 {& M
概述7 h) {1 x* T/ |8 L
) N3 z8 c8 p. N2 G k# _3 ]
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。, Y/ D& `0 V( V8 {
. J3 C" P& k$ t/ S1 X( l1、样机介绍4 s+ p5 M7 J2 t5 v1 ~, T& r
/ V5 H8 G. ~6 {9 ^( o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。
" d5 ?, c1 V6 q& u8 D
/ U' z$ G# E: E, R# O0 ~6 |
4 _5 |5 ]& l' f$ i; c8 L: B
3 `7 L w# P, W) f; g
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 . U( N' x8 o& P6 G( V G) K6 v5 m+ L1 W
CR5269SSG产品概述
; p; h5 }" p/ F$ O1 _3 M
( U" b& Y, n4 v( wCR5269SSG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。
5 u: n: P4 O; B- t9 J+ [: G+ C/ d1 o% u& q+ P: G. h' M% n9 W: D1 T
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。9 F/ L4 p0 s) h+ o% n. v# z, t
/ i! |$ v( z u5 l, j3 ?
CR5269SSG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。" h: l: C' |% H% o0 m& n' c
0 K( i+ h( [: Z% ^, l9 V
芯片特性：! d; D% v! x6 i/ U& b2 Y# h- a
● 全电压范围待机低于75mW+ e/ m9 H* {# w6 f
● 满足能效六级标准: Z" F/ S9 o! X7 G+ @+ K) ~
● PSM模式降低待机功耗
4 Y1 D u) X: t1 Z+ [( U● 内置软启动
" v3 T' Z% D4 v: Q● 良好的EMI特性6 b1 @( w, m5 s$ J
● 零噪声工作
3 v5 r/ l! v' T* @- J+ L) J● 典型65kHz开关频率
0 R/ ^2 Y* t1 p5 H2 I$ r! `● 电流模式控制
: J$ B, {' {3 s5 z" T● 内置斜坡补偿# K, d3 R7 T: c+ D
● 内置前沿消隐
* v' x6 W: s' {7 e● 启动电流和工作电流低" n6 s8 ~' J/ v' Y( H& s1 T
● VDD端过压保护
/ M" J t# ~/ \0 _, I# u9 T; }0 @● 过载保护
' p% {+ {6 R0 L' }! ?& ?1 j; }* D● 逐周期过流保护
( n' x& C$ Y m. O" ?● 过温保护. Q# l9 `$ o! E) _1 c
● 输出整流二极管短路保护; I2 a0 i' m! V3 L$ s
● 四引脚散热
4 T2 Y# C( y1 c0 {0 w: _2 g● SOP-8L绿色封装% W" j$ F9 Q/ B* b9 c
; M& H/ [8 t: @! ~ h0 a
基本应用+ F. m6 i+ J; T7 e' g0 b
● 电源适配器4 ?7 ]+ Z( ]$ S) k
● 开放式电源) n3 D3 l% R, h
● 数码相机和摄像机电源8 u( ~8 H F0 ~, G! B
● 电脑和服务器辅助电源* S. D4 E4 j* M$ e' V2 m2 \% t! D
● 机顶盒电源
0 @$ w2 Z, b8 ]) Z' J7 n5 k: ~● 掌上电脑电源
; H5 Q5 |! \2 R1 P* J. i% X$ r5 @7 [
& N( y- r+ [0 _" d5 B引脚分布
+ I6 ~! ~7 A6 Z# l; ?! v8 e. e- \% ], B! @$ T, Q
引脚描述8 [3 _4 j, B2 | W* U9 x M; o2 I
- W8 Q0 Z- j% X7 y9 ?
典型应用' B2 ]4 u% r0 `! Y \% }
6 S& y- w7 M1 K! ^: w
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。4 o5 `/ I/ v h' i1 G* l" L( C, C o
5 `- T5 c6 ~" P i2 x' h
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。
5 A6 n4 h/ V" @7 l1 m- u
- ~* s+ s: M! x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。
V; v1 n' l$ _! b, p& Y3 T; k* }$ J Y
" w. P x2 Q0 `" U3 V: ]/ ~1 U2、样机特性
" u& I0 n& n' |6 {
# U% w8 ~8 Q; X% 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。
& R( I# X1 t* K% [* ~' Y+ R* h& e, r; v8 n3 [
2.1、输入特性：5 t, K; s2 D3 c" U# v
( [+ C+ s7 r: g) r0 K' a2 I
2.2、输出特性(PCB 端)：
; g, q/ F' [' R$ V# s; r1 K' W: R: d( X. Z8 `; @) N
2.3、整机参数：1 f2 f8 [. W: j- O
% J* ]1 G: e# t8 ]2.4、保护功能测试：6 x4 g* i4 g8 D; j( ]( C. w
) E! N: J& ]4 N- q% A0 |
2.5、工作环境：' G& Y3 R" T) l3 ~, B, ~: h
3 _4 O. ~ e. d7 q; N$ J0 F2.6、测试仪器：
, n4 U+ I+ j, i3 E' r& `& F/ f" c/ p! F/ B* D6 ]# \5 x+ l) R
3、样机结构信息
% G* o; }5 ^; q) ?7 G8 G
0 N; u8 ^( {* u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 c) u! C; S9 v
7 h/ V. {' q U3 z* S3.1、电路原理图及BOM：
( x' `8 N1 a3 ~, S% I) I8 ~$ C* T4 v5 ]% A9 l( ^+ Z
3.1.1、原理图：- \+ c' n- S- ~' B
$ ]9 ~) k1 b. t u3 }3.1.2、元器件清单：. A2 I% n$ N+ w! c
`. o5 U q- O# F
3.1.3、PCB 布局&布线：
. q# m: }5 V* ?7 l. G6 x
6 [- V/ V& V( d) p
PCB 顶层布局&布线
: w" Z+ E' e3 S
PCB 底层布局&布线
. X+ F2 ^# z' t- ~2 @0 `5 a! O3.2、变压器绕制工艺：; s) ~! R9 Q/ u8 u0 C
9 W; Z; _9 |+ i& V0 m6 I9 L3.2.1、电路示意图：
4 Z7 r9 |/ g& h/ q- R6 z0 ~. n, l
% V, w7 X" c" c) ^3.2.2、规格参数：& h# C, v: q: S5 M* \
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
7 o" r/ q f P- \1 @1 V9 c2）材质：TDK PC40 或同等材质；# Q/ O# {. `, M" _
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；, L* j: B0 j9 ^
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地2 Q: ]5 x7 `% ~
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；: r- M, `$ X& U# E) ^
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；% \. {/ u2 x k! q- c( e2 }
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）)；2 {9 {; P1 t+ {4 T: x
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- @( ~7 h# f: \8 M2 f8 v( x* Z9）成品要求:浸凡立水；$ {/ Z3 e/ Y) n# G [
# B: e w3 X% W" e3.2.3、变压器参数:1 u0 S. y+ ?1 T* F
" D% n, n% ~" F3 K
3.2.4 变压器结构图：
5 z2 b/ @) C$ t7 _. [, b: C r
* [/ r2 g3 c4 Q& f: d& X4、性能测评
$ L) Q4 M- K* c+ m5 r4 ^4 l( \% t5 f* ?% ^( A: {8 d
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。
: X4 W3 G+ P, k7 @4 K9 x2 l! p5 k9 p" f8 g) {5 {# o4 B
4.1、输入特性：
: E" Z+ {0 V" O- J4 |' ~4 i z1 g2 P4 i4 L8 {) q' \: x" B" C: G" 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。$ a! t \; z2 h; |# R7 j* y
$ g$ z- `4 S+ A w4 ~. [
" C9 N4 P, m2 l0 R2 m7 ^" M表1 待机功耗% W& K2 y8 R/ i
- K+ b: \0 K8 p, z+ Z9 K, a表2 输出100%负载下的输入特性5 B: w% D) x( e
1 v% y/ H1 O; s1 b1 D( |% b1 c- a表3 效率测试（PCB 端）
, Z/ ?# _/ O4 p9 X- e3 n0 U2 p; ^2 ~5 K+ e. H9 [! r
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）! L+ [8 \6 r U1 e6 b k* Z- K$ s, M
$ ^0 z# R; [" F4 X$ d表5 能效等级评估（PCB 端）: G! i9 S l, w8 |% d% X6 P
! O# l" R# \( [# g9 }4.2、输出特性：
" R8 [# M1 Y. j* W/ k9 m$ W% D* P4 w8 J: u! @$ }# F
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
+ E, f8 M: [9 V X
! y# M6 k7 B. ^: V& O: r8 m+ a9 k5 w; a2 t' _- q" w/ y
4.2.2、输出电压纹波：8 i5 K" \, u5 L; u2 o8 w$ Y/ Q
9 `; q4 G7 C4 x' b6 S/ ^. F
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。0 \/ q% d% G+ P) W/ E/ ]4 }$ P: d# Y
5 z! q9 F- o2 `- X" ~, @
9 m2 s% q+ q8 P1 \6 C$ A0 e7 c
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
- o+ r5 {3 [: U! C
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 4 c+ E0 j3 z) @9 Z# z0 R8 ]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load ! H8 Q" B) x. n
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
0 e: l! r3 K0 }3 E2 N6 a+ b/ n4.3 保护功能：
+ G6 J# F1 I+ G( k9 G& A4 d- i$ y* _) u# z
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 w0 q- F6 v( n1 f K, [7 D1 G
; I0 i* t J0 X8 U4.3.1、过流保护：3 A( L$ s; }4 F
7 Z* b- C4 F$ [& ~
4.3.2、短路保护：8 f8 R+ j+ X" L% a/ s
1 e) \" \# i4 [7 ^2 P* v功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。2 K% |, P( C I/ c7 o( L
% _$ y, P$ q$ X9 D; X
4 i" f* l: z8 d9 @5 E- @1 P; Z4.4、系统温升测试, b- @' K6 P0 o1 J; x' e8 S% o
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。
( I) g9 [' y! v* Z
/ T: H' U% f/ e测试样机及配套外壳
' E7 V4 J* X! a: [# L2 M e温升测试：单位℃) B2 {1 \3 E) x) x- v( `
, X; K* R& N( a4.5、动态测试：7 Q5 b8 o) F! Q! y% |1 _
& {, P: I3 ^5 H) _! H1 G& ~
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。 ~" L* b; C Z# w
# w' i* d6 V( K5 U. g! H5 K
G! L" U; Y! y; j
AC90V 5ms
; H3 ?3 j) g+ `* F+ `/ x6 A; Y
AC90V 10ms : B8 F3 L( s! z& s1 E9 Q/ s2 l
AC264V 5ms : `3 W5 C. B$ T' F! G" F
AC264V 10ms
' _, |5 M: a& N7 s4 S4.6、系统延时时间测试：% K o7 `' d- d6 f
7 A( E" b% X% i* ~0 Q% j
) f' ~2 Y! x# j3 Y4 E
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
9 p4 T/ a6 R# {2 M; {6 {4 z7 {
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
, ~) e' C) M( i7 m
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
9 @5 t3 x$ b0 [/ @. R6 @9 ^- [2 ]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ' b0 N1 h, q! M$ F. K
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
/ N) V( C0 R2 c# x
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load 2 Y% k' e7 B+ I" N6 n
4.7、其它重要波形测试：5 s8 O! G+ g; ^" L# h L) d$ D5 I1 G
) O: N' k: i- m7 y' U. e
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：, _% @1 K0 g7 W9 _
% G8 d6 T/ V" N4 R
AC90/60Hz，100% load
# v* _6 }8 Y0 M' b9 ~6 I+ I
AC115/60Hz，100% load " _+ r5 z$ h( K" D
AC230/50Hz，100% Load & H; J! ?1 Q2 y z) A: v3 ?
AC264/50Hz，100% load ) S' `* e j! g/ Z/ O
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
. o, p& ~) q; L8 z4 b
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
7 S! |, C# d- u( Y4 V& x+ j5、 EMI 评估测试6 K' _7 M U0 g0 I6 W
7 W8 s& g5 I6 |0 ~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）
6 _) F" c" N% L/ K4 e) U
: y. J6 y9 c+ g7 ?
AC115V/60Hz 传导L 相
8 f+ T' h/ h3 i8 h. N) z7 s
AC115V/60Hz 传导N 相
7 B4 U! y/ x! y! Y7 }
AC230V/50Hz 传导L 相
+ T! s) v1 A& }. K& r9 V: ?
AC230V/50Hz 传导N 相 6 e2 P& Q ^* l
AC115V/50Hz 辐射测试
& V( X, l+ ?! t( i6 p, c9 M8 j
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