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外围器件多、电路复杂?一个有效的电源适配器解决方案

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发表于 2022-5-6 16:31:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-6 16:45 编辑 * q% v- c: @# J; a
. [) M1 g) y6 e* |
本文,我们将介绍基于本公司主推的CR5244_5V2.4A电源适配器解决方案,就让小编带着大家了解一下吧!
% Q: t" {2 I  e7 ^
# n' k, b3 r5 n2 s1 p' U* U01、样机介绍$ Q, d+ o$ X( D
+ R  ?, p0 D8 L3 F' _* |7 i7 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,恒压输出的工程样机,控制 IC 采用了本公司主推的CR5244。
! x- N& Z5 c2 _  l  A  ^7 J  b
+ v2 H6 M7 I: n. c  h- D
CR5244_5V2.4A 工程样机示意图
, R, ]3 ~* R4 s+ g$ @8 R/ B! h
CR5244芯片
% ~! P5 W2 m! ]4 t8 y5 l
& [" i0 Q+ d8 @" HCR5244是一款采用内置高压功率MOSFET,具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器,适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5244在重载或中等负载时,工作在PWM模式,频率为65KHz。当负载逐渐减小时, 振荡器的工作频率逐渐降低,最后稳定在 22KHz左右。在空载和轻载时,电路采用间歇模式,有效的降低了待机功耗。/ l+ @3 w: g& ]4 W2 r

6 U/ X" j/ o2 j# U特性:
7 S/ k- [1 P' Z2 f( g
0 `" q* o& g. q( K' q● CR5244 是采用内置 600V 高压功率 MOSFET,反激式 PWM 功率开关;+ ]4 r' ^: l( C6 x- p) U

2 H3 L9 T: R# D3 M8 O9 ?) x● 内置软启动,减小 MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;
9 Y' _7 e) H# j9 H0 L, B& x, A ; m8 d7 f. M7 Z3 S
● 65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的 EMI 特性;, d! @% Y6 L# @. G

3 I3 J# d/ p  ~( O: q, S0 K● 全电压输入范围,待机功耗:< 100mW;
& p: ?9 j' S2 [ + g: u; N) z. g: Z2 z3 X
● 输出接18AWG 1.5米,四点平均效率:>79.94%,满足“能源之星 V2.0- VI 级能效”
. Z6 R" E3 W1 v1 Q
  M- {9 {" [# t4 r+ N3 k● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能;4 W: v9 j5 _2 F! @9 T. `
0 [% v, t0 F, ^1 ?1 ^
● 电路结构简单、较少的外围元器件,适用于小功率 AC/DC 电源适配器、充电器。
3 |- n7 G' w# f
6 y" R7 n3 S" m2 b7 K( j: P3 D$ i基本应用- z# f, ]; s1 @, q: e& `

- A" _$ Y# {% N" i1 l% @电源适配器( b5 w* U9 A' v( O
; e5 i2 n2 G3 c! G
开放式电源
" e& `/ r- `, C5 R9 ?' H
2 ?5 T' M1 M" D, I2 R7 Y6 R数码相机和摄像机电源
  U" |- `1 Z8 m3 E8 V, z) R& ]0 j/ l
0 b. q* k4 V6 o# s; m( P电脑和服务器辅助电源
; m9 O* S7 {  b; _3 J5 [3 a* T! x# w2 }: y9 w* j
机顶盒电源
1 ]: J  u. Z% v% J) p' M7 D, y9 c! k( V! D2 l
掌上电脑电源
, Q' ~" B' ^" h$ E, ~6 Q; S; H8 ~! k) _0 W' |6 e6 h6 P
引脚分布/ C+ a7 Y' ?" h& G, _1 G9 D2 H

1 P  f+ Y! c- _1 G$ K: P

! c$ }$ }! \+ R' G* N0 y引脚描述; D; f0 d; a% @& r! ]* f1 g& s! t* S

* f, a. h0 z: d* l
$ K& b# _1 }5 k3 N- m4 d+ m3 ?
典型应用- @6 Q9 p; {6 i9 ^

, o0 r; Y% M5 l, X+ v
5 i0 L* f$ `, W, ]; t
该样机大小65mm×38mm,AC264V输入待机功耗<100mW,平均效率>79.94%, 能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准;具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复”等多种保护功能;由振荡电路产生的频率抖动,可以改善EMI特性。
+ E6 J5 p6 F$ U: ^" J% v) \( s2 u" _! ^2 q/ s; Y
样机的变压器,采用了EF20磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。
8 b2 _9 V7 B4 X* d . v3 A1 O6 L, r! }4 [9 L
02、样机特性
+ i2 P9 H7 ~0 N6 K* B% r. d: h3 ~) K" Z% {& A
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。+ t+ w* C- ~4 I: b
6 g4 l. s9 E" c& Y; A/ }
2.1、输入特性$ d# P% G' K7 f, |, T! B

1 h) y! q+ I) z+ A9 x
0 R  k* J% N6 o% b& Z5 {! ~2.2、输出特性:
7 B' _! s/ Y) t* S2 i# f" l. [

! c9 i8 v3 n& {4 A2.3、整机参数:
1 w9 u" H- F& J% E  G

2 e" R& a% a$ P  c$ c3 n8 \& r% u4 R5 g* D( u' ]
2.4、保护功能测试:
; ^$ t) |( U9 `( C5 M

. @: o( [3 R: e) c" \2.5、工作环境:
1 n: Y/ N) E( o  W; P' `

, m& ^; W- ~  n% M  W& }4 w8 y5 g5 {3 {) u9 [, E: Z% T
2.6、测试仪器1 ?$ s% d& o, c0 U( F5 ^: r

. Y; g7 q* S* c: }& m, ], [03、样机结构信息
/ O" ]$ e0 i: H. H3 c2 d
  X9 y8 e. z, \% Z; P, ^( k+ N9 n8 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。 : a$ b* i+ Q, A+ Y! {, `

4 _& a5 X  N2 }& E$ C$ E3.1、电路原理图及 PCB 版图:* p" J- C  w+ p1 }, c' f2 Q1 T0 k
5 u* Y7 I' k  g9 P
(1)原理图:
* G" |, f7 A4 `9 O# j2 @8 \
  _6 B3 I( L  V' E. K
(2)PCB版图: z& w  f; j1 D/ t

# ]' p! q  m8 A6 ~  o5 q4 g! H

, {7 w" t4 b- _. o* T8 e
6 ~1 g. G, ?' g2 B7 R& |3.2、变压器绕制工艺:8 G0 Y1 S9 z5 L: _8 u

9 V8 q+ \" S( z; d(1)电路示意图:
$ U; Z% p6 m4 b: g

5 @& H- k( c5 r! |# ^1 ?  p(2)规格参数:) x7 O* Y4 ^) j* Z

3 K" v! \- W/ g' r5 |( z/ q/ O1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=33.5mm²;
5 d/ {7 v- z" u0 y; U2)材质:TDK PC40 或同等材质;
4 J$ i5 Y7 s; j$ c: p% X3)初级、反馈、屏蔽:2UEW 漆包线
( O  x+ E* P- B4)次级: 三层绝缘线
* v( D1 e+ ?7 B2 o5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质
3 {  ^  F$ ], N, x" S) n# U; ~/ E6)初级绕组感量Lp:2.65mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);1 E1 D. a( U& Z* j
7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的±5%以内(测试条件:0.25V,10kHz))& V6 ]6 p/ Y% P) {
8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min9 @9 F( q: O6 C! d+ |5 S) W
9)成品要求:浸凡立水
5 A2 j& _" E/ J0 `4 r) R  p
! I/ F, Y" L7 y3 W- |# j(3)、变压器参数:
$ u% _! V! d) S

' s$ C+ W+ o6 P# l* C9 B(4)变压器结构图
- V+ }, l. x4 m  F& E
5 Q8 N5 m" v* z& @5 w. t
; v- r9 P1 u. E; H  Q( X
3.3、元器件清单:: k. v  {; c: D$ O: |3 H; R

. J9 _0 o# U& C& {7 @  c/ u$ N5 d04、性能测评
% v9 [8 W7 E6 P
" g* J/ c9 p' J4 z7 {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。
, {2 l8 }. w2 h4 z
5 v* ~" C9 G8 A% R' x% n4.1、输入特性:
; Y* i: p  a7 C5 E, d) B6 {8 [$ z
1 o5 z; a7 i) k. m- y' ]; A本模板经过在不同的输入电压(从90VAC 到264VAC)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。
: P) x0 j/ t; c+ u: {
: j) t, J$ c- x% p1 i% Q6 w: h& O表1 、无负载待机功耗(无假负载):
8 S: k4 }! ?; O3 @: ~3 Q  }' M
" Q/ V7 q( I+ |

* `' B. g0 E2 K, Y! \3 N  ~7 `# q! q表2、输出带18AWG 1.5米线测试100%载下的输入特性
6 ^7 D; d' J) l6 w0 g1 Y

+ W( `$ ^/ V4 z' L8 F表3、输出外接18AWG 1.5米线测试的效率特性:
# n% N1 L7 u/ F& o% f0 m% ]
" i) G/ Z0 e, s5 k: g4 e: h9 x
表4、电源板 PCB 端口测试的效率特性
  X* I2 E6 F/ c& A2 h/ @

( W- V! k9 O( C2 P0 n1 h4.2、输出特性:, s" `6 M1 z1 X5 V
3 l; f; Z5 S6 t+ T* H
注:以下数据均为板端测试:7 n* ]. N% F, }+ l: ]
/ N8 H; \# L( V4 x7 s7 z/ r8 k
4.2.1、线性调整率和负载调整率:
, A9 f- T% ~: {* F$ P: i* s% w: w! X: \/ n. x# u4 u
表4、线性调整率和负载调整率
; @( j! w1 \# ?* J4 w
9 V$ V/ S/ O: i, [; [
4.2.2、输出电压纹波及噪音:0 {, M7 ?; e8 @' g& q
' p5 n. M: ~0 {
纹波及噪音由直流塞绳端(25AWG/1.5M)测得,此直流塞绳端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB 电容,示波器带宽限制为 20MHz。0 g) T) C% K8 L/ K

" Y) Y+ g7 ^! B# v6 ~. c表5、电压纹波测试:
  ~9 l. x, T# s4 _9 Z

  ]4 W& u& c' P0 K5 F' I, Q纹波噪声波形图:
, i* y% q( U8 N0 i; Y! \) P3 \; H- F$ O7 l' d# ~7 q* V% a- r
Fig1:R&N @ AC90V/60Hz,100% load
- r* ]8 m! `, I! r
Fig2:R&N @ AC90V/60Hz,no load

5 p1 s6 B4 `- c% t3 \# B1 S. L
Fig3:R&N @ AC264V/50Hz,100% load

! g1 k* D/ r2 @7 w  Q- [
Fig4:R&N @ AC264V/50Hz,no load

! l. Q8 |7 P! m- a1 G7 s. E( J  X4.3、保护功能:
; y2 b0 E* o3 i& j8 |) `8 `# F# Y5 T
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' F8 f8 ^# Z8 C( u( i- |
9 l& Q% a; V+ y4 z5 N0 [2 V' N2 w7 q$ D4.3.1、过流保护:
3 O( s! }' W  C2 y9 A
) }, W& R8 @' \6 I& j, u8 z

6 c% v8 z! }; Y3 s2 w% q4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A
' v. t! {, a/ g, [# j

! x6 o) Q/ B4 a+ f- R+ m, [5 G
' ~+ |+ T9 n, j; L( a. v05、其它重要波形测试5 G$ n( L+ j7 O" Y7 U: N9 D' g% B: r
. Z; z# |8 p/ s. l
DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:+ ?) d$ d5 n* Z/ d
, s2 F, ?2 {- S; t# S  N5 l* {% b
AC90/60Hz,100% Load

/ W) X( R# n9 s$ o
AC115/60Hz,100% Load
1 U, y% n% `7 d0 j% g; v3 @
AC230/50Hz,100% Load

& w) f5 H/ s" `* Q: i; Y
AC264/50Hz,100% Load

: w% T" Y1 J6 m# ]( I# ]& \) [( c
AC115/60Hz,100% Load 启动时间=2.4s

+ E9 b' X9 {1 `1 g
AC264/50Hz,100% Load 启动时间=980ms

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