本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
) a* T, }# F* C. f$ Y
9 L7 m; R' B0 E' K2 x2 [概述
* j9 ]9 P: z3 v, ^% ^
% Z% v5 ]2 a- g# M0 v% A) e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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5 p' O# A* o0 X" X1、样机介绍
, v( M, a2 l/ r V8 P& W; F$ @# L0 W8 h; v
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。
1 z. [, a2 ?! I+ U% i* O, ~5 J% C U W1 M
1 m. f' X; ^2 S2 p% J. L- v
; t" H, I+ G8 ]9 R4 y. [) M: RCR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
( R% H; {2 m: U) S! |: Z2 E/ k$ c# CCR5269SSG产品概述2 }5 }* A; ] F* E
9 l# M* b$ O8 LCR5269SSG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。
7 |+ c+ S$ {7 ]- Q3 [8 w/ f2 k6 r2 u3 o& t: s S4 r3 T 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。1 `" ?7 D' N J/ I
9 R6 T( ?3 z" x2 f- t
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。- F( n( L6 K& d/ }5 y5 Q
, o! l* Z ~! Q+ v1 y
芯片特性：
& R7 E S: a, O" ]$ g9 _* A● 全电压范围待机低于75mW
; e! G( q9 v! n5 u( p& S● 满足能效六级标准
# Z6 p' D5 `& H3 t* N● PSM模式降低待机功耗0 P1 \! `* Q+ V F; b+ C8 e- a1 _- y: p
● 内置软启动
9 A8 u: _1 H0 K, U: _● 良好的EMI特性
5 e7 ?3 { ~2 Z$ Z● 零噪声工作
1 r( m. e3 t/ \3 m● 典型65kHz开关频率5 n: R: r! V6 x3 L
● 电流模式控制5 ?9 V: v; N! W4 s/ W* T
● 内置斜坡补偿% x* ^- e) M) ?5 G* h
● 内置前沿消隐3 P4 W& J$ m" |. X6 E$ P. g' J
● 启动电流和工作电流低9 k I L/ B, p3 J+ H
● VDD端过压保护
- K+ a; ~0 [+ q# Q● 过载保护
) L7 w* j: I' P: M● 逐周期过流保护4 K. a a+ }, b9 I1 |$ {5 M+ a
● 过温保护8 _3 |& V& z; B3 B b- T9 B
● 输出整流二极管短路保护
5 E7 k# S8 R X8 B3 [9 N● 四引脚散热0 n4 f% D) t$ m2 t
● SOP-8L绿色封装) Q- v z( G! \ J$ F! T
i2 a4 I8 ^ m) L/ ], R基本应用) S# V$ y6 l2 ?8 V! R4 Y
● 电源适配器: l6 o8 Q; m$ ?1 Y- G7 r
● 开放式电源
& i- d/ \; |7 Y; I5 g3 c- H) O● 数码相机和摄像机电源
/ t" j$ M, d& l+ \/ O* Q● 电脑和服务器辅助电源 k8 E4 M d- J. Y5 u
● 机顶盒电源
9 n7 |2 U* U3 N● 掌上电脑电源. C# W7 D: O' ^/ r( b: F& l4 r
% Q! l! h. Q; L6 F- z( v* n4 p W引脚分布
6 P9 W, d* _, H; `4 ?2 A2 ^+ Z
引脚描述
0 x4 y! j5 e1 \6 y2 S3 a) m+ a8 {. @" a
典型应用
& p. |2 [9 N% S- d5 O" K
/ L: G* J" P- R/ p; n, L+ D. k& `* x: L4 l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。/ l2 m& x2 b5 Y, Q( n# B" x" f
9 P2 j1 `$ C( n' ]/ @. o* g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。
]( V$ v" Z# n5 u2 Z
' N# R v2 T8 g( p! L0 F9 D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。* Z: S* {1 }. u' |& ?
+ J8 F, P1 Q; @$ _/ K
2、样机特性
- a# @8 b, H# g4 t* w3 I0 F% v0 G/ s! s# f5 C/ q' k. d: A/ [; B
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。
( Y; @ u( F+ @ S$ o$ c
) n7 X9 [: K) r( k- B2.1、输入特性：
' b* R! T- ?- G# q' H8 A/ d4 n& i
2.2、输出特性(PCB 端)：
9 s: h: ]: q$ r! g# \
( M$ P, f9 w, S: u* |5 `9 [4 z2.3、整机参数：
; h9 ^, h0 H2 H9 }5 ~4 z' T& U: @5 y4 l3 a+ c
2.4、保护功能测试：% H' D7 `6 G0 U
`/ Z, y9 v6 r0 q2.5、工作环境：
_' F- e. v/ v' S3 s8 G$ f8 L) F. h
2.6、测试仪器：
' @. h3 D: ?' I6 z
; X9 ]1 O/ F5 ?0 K: _3、样机结构信息* D% @/ {- u5 R! N
8 R) f2 w$ A7 V8 \, ~) o6 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。
' L4 r* r0 u" B0 ?+ u! d
& X# r3 m4 f; I4 `9 A3 R3.1、电路原理图及BOM：1 ~ I: ?6 r6 f0 h1 y& h4 H9 J) ~
+ x2 D$ u/ O' h6 K, g3.1.1、原理图：6 m- e; y8 Q) `6 v, z2 S
7 s! B7 \9 f# Y+ r$ j A0 b
3.1.2、元器件清单：
, ^* T; n- s6 @; o+ J% i+ _5 B/ \: e( S3 v
3.1.3、PCB 布局&布线：4 [- t" t7 A6 v+ ?& Z* t/ P
6 g2 C* g: c# y' h% o& w8 `8 r1 X
PCB 顶层布局&布线 1 a) r9 L5 g* Y) [2 ~. T6 e- Q0 _# C! p
PCB 底层布局&布线
/ t, F- \% y( e+ o9 E3.2、变压器绕制工艺：
' }, _& u8 t2 ~3 {1 f3 |: [$ S% ?9 ~. L5 A
3.2.1、电路示意图：
$ @# s; O3 |/ z3 F2 v4 N: {5 x$ r6 ]( R+ g
3.2.2、规格参数：
8 c0 [. U8 r8 \$ W, l0 R1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；1 H+ h; s) m7 l9 L; P
2）材质：TDK PC40 或同等材质；8 F* G$ a% N! i5 C, U
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
. q9 I! b: K! }) `4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地. G1 { J8 L0 \+ I7 ]7 o- p
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
8 a A1 S/ X7 b# M6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；3 k( _ b* s+ L# {+ i% t: X2 {
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）)；
, e9 X/ M! _5 E) w8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；6 A; q- q6 [% L2 E9 J
9）成品要求:浸凡立水；* \6 s# o+ ?6 j" t
/ b* T* a3 d' n i% t3.2.3、变压器参数:
' z% z$ B6 C( A1 p7 m
- h+ W; S( X8 q0 L% E3.2.4 变压器结构图：7 w5 C9 f3 R; A6 W; m7 E2 ^7 [
. W& u" S9 e! C+ [# d4、性能测评' R/ e+ y- Q) E a/ f& }! j
, U+ b/ y* s1 a2 x
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。
( x h( [ U' C9 V6 K* H+ \" t$ m7 Z# P6 p8 d B
4.1、输入特性：8 n, }- O3 Y; o& t) ~% m
1 i0 R* ]6 c" r5 m
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。
$ Z' D( g8 Y9 @+ c& i$ o5 l3 [3 [9 x
! J6 t" D4 j5 o& ~) A u: R2 y, o5 y; C9 j! h7 \4 w
表1 待机功耗
8 g0 C# U$ [, R }/ E- j, b( z* f2 G6 [& ~" w
表2 输出100%负载下的输入特性
4 x- c+ p- {$ V. x3 F
4 I2 q3 x( _- U: b表3 效率测试（PCB 端）
* p i& e s Y* f+ J- L, A9 i( F7 G& U+ V c
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
1 o2 [8 y* p9 m
4 S* Z& `& i l# R& }2 o( |表5 能效等级评估（PCB 端）
5 Z S, y9 ]1 a5 [& H+ Z. j3 ^( Y n$ ?- b7 z2 Q% R
4.2、输出特性：
6 _! c8 i/ y0 @- b1 a; }7 X7 t
$ M4 p; j }7 x4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）. z# x; F$ P; X9 o5 N1 t: W- e
1 x$ l; ^' a! m; Q+ p. ]8 z7 b5 ?2 R( x4 j# p# B' b6 p! @
4.2.2、输出电压纹波：- R& `6 R2 {9 c4 x
- ~0 }/ x" T! U ^0 V: e1 r+ 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。: w- O6 s! F9 N4 G, T+ d3 n' P8 D3 c
( P, W0 f$ d0 x# f+ f8 E# S
8 j; D5 Y! d9 l* G
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 0 ~" f" e2 N6 E; @" C, F
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
8 {8 X( k/ W9 N/ B8 a0 }
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
+ ]( `! T1 c/ C+ v8 K! r
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ' ^- M c( j" n9 r
4.3 保护功能：
2 n+ W3 v- o( P+ S
9 n" s8 C5 n* Z( O+ @以下涉及过流保护、短路保护的测试。) b6 J) }% I4 ~
+ ]% E+ o: V1 ?8 Z* {. I0 Y+ k
4.3.1、过流保护：( I0 w" v+ S/ _8 l) U
. t9 K4 g5 p1 V y5 z
4.3.2、短路保护：- y' u$ y& Y. u+ a
2 s; P: ^7 Y$ `. h' Z* T功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。+ @/ ^% } e7 R# x9 O9 S. E7 S
0 U+ U; y- K! b0 x5 a- W! T$ E8 c3 @" l9 m" H
4.4、系统温升测试
6 P4 U1 u" b ]2 w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。7 b& Z9 [1 ?2 B+ L/ d# Q1 x# ?
0 [% ]9 Z' D( ?1 ^4 Z: ^, E1 m
测试样机及配套外壳 / @8 c8 t' J q; r1 j8 c
温升测试：单位℃
' O) p' Z; J2 d) Y4 U
# {/ g+ M# O% R5 X, s# E+ y3 b4.5、动态测试：
/ g# |# Q1 o- z1 d, r3 p+ p5 J& b5 J4 O1 G' Y f# ~" {
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。, C' ~3 R5 ?& x3 _ ?) `
& e: M, s; S) c; @8 C
# M# H; Z0 l/ |+ ~" D9 V! _ A
AC90V 5ms & v+ {4 r/ A1 O1 v0 E
AC90V 10ms
9 f7 M" _2 y# A
AC264V 5ms
7 P' ~% l. F6 e2 Q% v, f0 }$ E& T
AC264V 10ms
, N! {* `& b: b; g4.6、系统延时时间测试：
. m$ Z9 g# Y n8 ?. k$ X( u0 j3 W9 h! n
( j' r) m4 u* b( z" C
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
( g7 T! A9 M. X, Y% d
TON_DELAY @ AC240V，100% Load $ D6 S) H- K& r/ |
THOLD_UP @ AC100V，100% Load . v. A" W* q$ k7 G1 Y( T& @4 S
THOLD_UP @ AC240V，100% Load / B. h$ k: ?/ p% t8 O
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load 2 H& }$ p: W( ^% U3 ~3 A( P- u
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
7 A: q" q$ f$ U- t4.7、其它重要波形测试：
7 f5 ~3 E3 }: P* [7 p6 v+ [; T
$ b/ `6 c% Q9 D/ |1 }0 CDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：: _) \7 O q e
9 h( a& n/ l) f$ d7 \
AC90/60Hz，100% load 4 ~# r! {6 I G# X/ l$ g5 z% S1 w
AC115/60Hz，100% load , U* N) K' G0 v& @
AC230/50Hz，100% Load ) p! Y5 k+ ~# j8 i- u- M
AC264/50Hz，100% load 7 I1 B' K+ n8 V- r4 ~; q5 f0 N
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 4 T* B3 L" |$ m1 X6 v
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
+ o+ A0 x$ K7 c8 E5、 EMI 评估测试
2 L' G- B0 } O; F, M% `; ?, s
' p O5 j% H) J5 \; o0 e! x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）! q) _2 x F2 U5 \ y
+ M4 c3 M R: B: N" M4 c' s* T1 R
AC115V/60Hz 传导L 相 % b4 L" b6 p& z$ p+ k
AC115V/60Hz 传导N 相 / W8 r8 q$ T4 B& h
AC230V/50Hz 传导L 相
9 d) d d5 a+ f. H9 D& |
AC230V/50Hz 传导N 相 ! [! n$ N/ T6 y, a, I1 s2 b
AC115V/50Hz 辐射测试 + E, h% x+ ^# [4 R+ @
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