本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
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1 k; U2 @8 O4 g* R( Q7 c# ]概述. q! f- M: A; p: O
6 m3 j" {! z: G/ _' x% l" }9 F
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。6 ~; h- b9 a& c0 V% ?! K! U
8 \" K5 S; G* A: f" p
1、样机介绍
' b8 t. i! V! P
, g# m2 L W% r; O! q7 K, t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。
" J( `: O: |; Y+ W9 K# a( s
2 _8 c: ?: f: }& v& A( R# B, ]
5 b0 B$ D6 o: P& _) C% K$ G
$ u. T! Z' W% {4 c2 mCR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
" G. Y3 v, C. K7 y* M. fCR5269SSG产品概述
" S3 L% H- Z; t K7 Y9 v4 X l9 P7 v. t" {9 K& v
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。
, u8 f0 h# J9 @- M* C" Z
( W# N, ]) H# j- C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。
( \$ \2 I6 N& y `. u# z( d ~7 U. P: ~) f* {: @) i- s
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。0 G( N2 f5 J5 T v* p% Y
& X- W! h. `; Z; l5 `& k$ o: B芯片特性：
K, A: {: w6 G5 g* o# W● 全电压范围待机低于75mW# Y' o: A: Q9 B& q4 k
● 满足能效六级标准
8 u5 I6 f/ Q8 |+ J% K# ~. K9 y4 ~● PSM模式降低待机功耗
. F- k2 [: C, w( w- N& w● 内置软启动: |4 w- b8 k# V0 A5 r
● 良好的EMI特性$ L7 y- x& ~, Y! n! N$ G* f, y
● 零噪声工作+ \5 L( w1 l# T+ S; o8 ]0 A3 `$ e
● 典型65kHz开关频率7 }6 p( w* V8 N' N8 T
● 电流模式控制
; r# L2 F* r7 s7 \% G( `2 \8 z● 内置斜坡补偿3 p! B8 b8 y; i1 K
● 内置前沿消隐0 I. U" f1 M2 v7 D+ E4 c
● 启动电流和工作电流低7 m0 R5 S o; D, x
● VDD端过压保护/ R( k$ p3 J' I9 B5 V9 |$ p- c% M! c
● 过载保护1 {! L5 \4 r* `
● 逐周期过流保护: k5 b }1 J. p% \0 D
● 过温保护9 U8 \: G/ \" v, X, N0 q
● 输出整流二极管短路保护, u8 h) y% H! d1 y; U% z
● 四引脚散热
: q; n( u% S. _" [$ |, |" X# X● SOP-8L绿色封装
& R) O; A$ l( W2 Q' \1 B+ e) J! c$ }. R# T% E# B$ O$ r/ t
基本应用
; T5 k$ |- m3 p( |. g! w9 K● 电源适配器& {, P! o% B" t; m0 q5 } A$ y0 p
● 开放式电源
( w! ^/ u) |3 _: t! k4 a● 数码相机和摄像机电源: e- _. f* \& n
● 电脑和服务器辅助电源+ O9 y( s, B9 b+ H* V% n
● 机顶盒电源
' B8 _; {& o- q/ H- j● 掌上电脑电源6 B5 D0 w! r+ h+ P
+ M' j$ p' w2 r! ^5 `
引脚分布
# u) Q- D% c5 g+ I2 u e" h3 ?) t% Y# ]6 C( J( k
引脚描述
& X6 ^4 y, I. M) H! J- q4 M0 \4 {5 I; x
典型应用
3 d4 k4 G8 F3 o8 ?3 y$ E3 w+ G2 T" C
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。' O1 j5 j+ R' a1 H
$ C( `5 q% e- 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。
) |( {% a% |& N) G
' t' y: `* v) m& x% Y* k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。
; H' w; L3 ~, r% k( O* Q4 v2 `9 D( \- \) f9 |5 G* a
2、样机特性
5 N! t2 G! E5 C/ V0 W% k/ h! `1 V) c" R. Y. S, _' T8 P; D
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, r. x. C- @1 M% B
0 C$ G! \! s! o' N C2.1、输入特性：2 B& u/ @4 F- P" J; r7 m
- W% r. `' l0 c4 o# P4 I
2.2、输出特性(PCB 端)：
* y! C/ P; h; N: V. @, {, A/ R) }+ O4 [- ^' A& e
2.3、整机参数：8 I9 w* f( x; I) H
; m( ^5 o; m6 l& G
2.4、保护功能测试：; x. [# J) ~' x
. d7 h, T6 n7 i0 n/ F7 g5 {. V2 Y2.5、工作环境：. V2 e' t8 H7 f8 `2 g6 r/ `
* Q( b" A% ?! r2 V9 k2.6、测试仪器：. @2 n- Z- L b' { |
v. J v. ^9 s
3、样机结构信息
$ M& v$ [. U# U2 J4 I( e6 M% U8 n' M; l6 s) w& Z# o) Z8 _
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。
* s) D8 b% F0 ]/ r+ E
3 _. q S3 k% _" @3.1、电路原理图及BOM：
3 J/ O- N" u C" o% v
" H J, Y( S: u8 w% z9 R3.1.1、原理图：* \1 R! g, {, q- |; u# ]
: Y! h9 t4 d! k7 f+ A! I1 I2 K# s: ?3.1.2、元器件清单：5 {* E$ Y: h1 E% Y7 Q- i
0 g( {: Y; u3 _ A; B9 W3 O3.1.3、PCB 布局&布线：
. h2 z" D" o: z) x% d( Y" i7 X! |: `5 o8 v& s
PCB 顶层布局&布线 * x ? Y; h1 H& N4 ?( o
PCB 底层布局&布线 - ^! @' f& G2 @( R
3.2、变压器绕制工艺：# k0 o1 {0 a, p R1 V; a
- s" [, w' z* b1 Y- \3.2.1、电路示意图：# K; J; ~0 T! U
" z. m. M% d6 Z& y6 ^; p
3.2.2、规格参数：
4 h7 A. Q4 `4 i6 @6 {1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；& [9 I6 F: s8 a) b1 {: r9 q7 X
2）材质：TDK PC40 或同等材质；, o2 N: d; h2 e) O8 o
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
% Q% j5 O9 D3 B0 @& z, K4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
$ t, e7 q, L9 G5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
! A* Q8 k" K$ p" i# N7 h# T6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；/ [& E! ]: x, c8 }* c/ S% [
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）)；
0 ~$ v" P8 |6 Z( P! H8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9 D' j& T/ ~/ Z6 {& a9）成品要求:浸凡立水；5 p7 q/ h1 @4 ^! o3 n
) n; W- K. x0 g5 @$ a ?
3.2.3、变压器参数:+ T7 D6 l- Q! f
- j+ O7 f7 x3 I) _( f
3.2.4 变压器结构图：" X+ c4 ]* C+ ] j" v
6 u& w* l5 d% J* l, o& u; U9 S2 |: q4、性能测评: W/ {+ d$ v( { h$ }3 Z
/ S9 i3 i! z# m1 g% q1 j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! z( i \8 E8 N' O! O
7 M4 R7 t1 |+ p/ A
4.1、输入特性：* g+ z% H; D8 S0 J( L
3 B7 ]# w. Z8 k: z! N$ b/ B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。
9 u, D6 Q* ^9 s: K/ v
# `. l+ l( I5 }' W) X) j
' Z P% h" B! C2 E" m d6 K表1 待机功耗
0 n5 A# [, x* Q- z
: c! }1 t) U) n) E, S$ P6 C表2 输出100%负载下的输入特性- X. \+ y8 y) c7 I
5 H; |$ M' F+ `4 p# h1 e2 o7 q+ m2 Y表3 效率测试（PCB 端）
) l- _; ?- F5 A8 s# P/ X) ^: H; P2 b
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
9 E& d2 T& a& ?9 R
& Z3 }9 ~: Q6 O* r表5 能效等级评估（PCB 端）
- O/ |+ X: T- a+ D
& P" }& b8 l- `* t4.2、输出特性：1 H6 ~2 C" q0 L( l9 V
0 l0 g; d9 h0 ` e; y9 G: r4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）+ K# m6 E4 s' ]+ [4 m8 u7 P
/ T/ l: S5 s( n/ j1 R2 z
+ H6 d3 H; \: u0 |$ Y% w$ j- U4.2.2、输出电压纹波：* z, K9 i3 @% n. Y- B
) {; i" M& @) U4 z8 {# l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。
2 ~0 p' J& C& G3 M3 F, k% N9 @* R( ]/ E5 C6 I3 _+ X. B& R
2 y' U- j K3 _1 |0 e4 I$ K& G
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
9 w, T0 [' a( ~
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
% r9 i* D' U0 K/ p
R&N @ AC264V/60Hz,No Load / C9 d% H* f d5 _( ]
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load % {0 l4 m$ K4 r7 w: o# W- S
4.3 保护功能：
4 H0 N5 a! M! a( S8 Z2 L ~. r3 g9 H9 \9 D. F& F+ U, q w
以下涉及过流保护、短路保护的测试。5 t: \+ [- d2 o: Z! r
0 {1 V0 I2 T6 k. k, F
4.3.1、过流保护：5 G F$ J/ @$ o+ s. V
: R. h! _7 ]4 P& S' w
4.3.2、短路保护：
. N& X- @2 Y0 Q2 [4 Q2 Z9 u5 c+ l4 W; e- y8 H2 P: ^0 N
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
8 w. I7 Z6 m8 U& H. b w1 I( J
$ f, ?0 D0 X$ h0 I# ^' H/ O" @) A" [" X3 a4 S3 z5 h
4.4、系统温升测试) B4 P4 N2 s c0 W: N. ?/ 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。
$ m) D! ]( }! [# | |$ U# {! W$ J, E: {0 F# i) ^; ]# I1 @
测试样机及配套外壳
) b/ u; T& \' ?0 o温升测试：单位℃5 i$ N) d% {: l0 g/ c" ?8 [
; y: m7 S Z% L$ N2 ~4 ?5 O3 V' f0 g
4.5、动态测试：
: W. C: U9 ?0 B- x2 B2 ~( g6 ]: k' t/ _- \
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。
+ ?0 [* Q, ?' F2 P; L
+ v% U5 e( f& @' {
- O/ n: }" u% d Y
AC90V 5ms ! P3 _! _/ n3 p7 M+ a+ S
AC90V 10ms
$ ~- R( N; I& Q- s$ W
AC264V 5ms $ A9 N3 m" S, n8 z, K' x
AC264V 10ms
9 p) n2 i* A0 W0 W1 q4.6、系统延时时间测试：$ ]( }' O) O, f
& A' V5 `( R! D7 \2 g3 L
! Z8 I9 W/ k$ f0 h1 R
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 4 }' o2 J1 K! |8 S5 ~
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
7 K0 Z( J2 ]. e
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
- |! Y# C% D& U
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 1 c$ P9 i: d/ j' h M: U
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load 1 {' A0 M5 u3 ~9 \- m3 n
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
0 N: S0 ^) P# G/ `4.7、其它重要波形测试：- [# N& q0 B+ ] @; [- p1 z
& d/ L* z3 y% D+ g4 }
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：/ o$ Z# a; l" K+ j5 ^2 p
9 J4 k1 X9 O4 x2 k+ U
AC90/60Hz，100% load
- m9 r( N6 B, Z7 ?6 A2 n
AC115/60Hz，100% load
M: P: u' q$ r, Y" ^$ F: T
AC230/50Hz，100% Load 8 O# N( ^$ s# q( ?
AC264/50Hz，100% load ! ], c6 Z' [( j% J
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
0 m5 ?/ F) m! E3 L* ~
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
* N2 Q" z4 D; B9 W; S- T5、 EMI 评估测试
/ Q2 e" g X0 N5 Q; f3 p
& s2 _3 P N- g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）
2 M& P% I$ w- ~+ H$ s1 y
4 w9 a1 P& w5 P6 Q# U) D- H
AC115V/60Hz 传导L 相 0 e& e% ~& u, r! p$ f
AC115V/60Hz 传导N 相 # K2 \1 M) [ R! H6 ~1 a6 v$ u
AC230V/50Hz 传导L 相
( i: v4 H& y( m( b7 K8 q
AC230V/50Hz 传导N 相
7 @4 q' V% j1 R) t" m; p/ k
AC115V/50Hz 辐射测试
4 F$ U H4 u1 W7 {
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