本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
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本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
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01、样机介绍
; E" Z2 `2 M1 f2 r- M4 P; ]
7 {5 d. ]. B& P w# |# d2 I该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率18W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC 采用了本公司主推的CR5249。
% F9 F; B. a) w# c4 t6 z& A& F6 U: k; y% t: E! n
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 6 `; G' s( w. K6 i4 M5 L# T o
CR5249
' p6 {+ {# }. a5 i
! ~1 n e* e: t, G( mCR5249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，CR5249集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5249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。CR5249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。: @& H; p' e J- C5 X$ A
" F) Y0 I6 \, z7 X/ y; l
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。
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CR5249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。. u6 c3 n# v; L( B( F' G
& @% ?* R7 j/ K: ~5 N" E( t# F( k
芯片特性
( Z/ U, J. ]8 ?/ d( D2 V0 {
+ r: E7 C" E+ f9 M. a! I7 W● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
% ?- T' Y8 h6 R" p' J0 W, K● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
`3 x, A6 R% w8 r& Y● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；+ \3 x3 v. V1 m; J, h4 f7 c
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
4 K6 v5 O4 C! w4 { G9 r● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
3 ] g) O: W; ] s3 t$ O( [" W2 {: F● 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。# l! Z ]& ?! T; |6 r0 t0 C
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求; k. c& y* N& A' R9 _# W
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基本应用
9 I9 g' O: a5 r, ?- Z- u, U
4 K1 c% ^* _; i9 x● 电源适配器2 p# O- @; F/ [
● 开放式电源
; _ Y2 G& P& M# _2 D● 数码相机和摄像机电源
& l8 Q& d+ Z/ T( q& l● 电脑和服务器辅助电源
. X6 x5 T9 J! b5 V3 U1 ~● 机顶盒电源; {. M" P3 s: R/ r( K
● 掌上电脑电源8 o. m3 O; |+ N8 U5 g
: j( y4 ^# A" t) s$ A* ?8 A7 e% \
引脚分布$ `7 s% f0 f+ e! o
. \. b2 s- d# P' b' L1 _9 `, G9 c
引脚描述
2 G& W7 s% _4 v: X8 Z4 p' R5 T
, h+ _* h( u& D2 F+ p7 z% v- ^" J% \0 G
典型应用
$ I) [7 b# K7 \/ W
7 }: }0 }( G2 X4 g1 B- C0 m' {! M/ a, l' Z: P: `- t" h7 w
样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为72mW；全电压输入时平均效率>86.43%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的“COC_V5_T2” 能效标准。+ Z$ O8 |& h" S0 E" g
* Z) C3 y2 V+ `
样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
L5 N! l# V. c# I S& M9 y, p
' ]' a7 Z( i9 v s- N$ s样机的变压器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
# {% d) s1 s" v0 |& F7 P
# ~; Z8 Q) {5 v7 C: ?02、样机特性
$ k4 [# B" @$ @1 E" Q* F/ x7 Q }. U- j; i
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。0 p1 ~5 |# X2 q
+ f9 e. S/ [0 i# _. C
2.1、输入特性：
+ R4 b" ?" ~7 N$ o) o* H- z
5 @* Q' z: V+ u: w
' K. H, V' S/ @: d A
2.2、输出特性(PCB END)：; `: E" _4 T8 N; ^. z7 J
1 O0 E9 K- ^3 } [8 L1 l0 Z& H, f2.3、整机参数：
$ F# I/ ?2 v: Z/ w* U
5 O- ^* `' n% M9 a2.4、保护功能测试：7 C4 F1 ]3 o( K) [: _! h
% p% _. p2 L2 D' t0 B2.5、工作环境：
0 K8 Y1 I0 S t" ~1 A
1 E8 i7 ]9 F6 Q& h
2.6 测试仪器：1 c: `8 g2 F6 {' V; l
03、样机结构信息* y6 m" @) B' W! p: c5 ?9 x. z0 ]
1 l& q" u5 J( q7 F7 }" X# H
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。3 |4 j$ ^2 s; W+ D4 j7 y, ^" q- ?
r3 I' b+ w9 q% ?7 v1 M3.1、电路原理图及BOM：
/ A- L; M: F D3 D$ F- y4 f( T- ^3 l$ Z& d1 G% I* H1 ?
3.1.1 原理图：9 o% P7 n( x3 B7 ^# e6 S- N
( `- w3 A1 a8 L% T6 l1 d" p3.1.2、元器件清单：! G* H% i, t2 |
6 o8 g5 e3 S. A
! D7 L0 y7 Q* L! E3.1.3、PCB 布局&布线：
- O q3 C; t& k) u7 A r8 Z+ `9 ]2 x# T% c6 y! V
PCB 顶层布局
6 D* [# f8 c& k; I5 ]$ x
PCB 底层布局
3 q$ z9 V& o6 i& PPCB 底层布线 + S' b: {3 F, D) R& a
3.2、变压器绕制工艺：& N' L7 \# t0 g) _' H9 x9 P- X! W
{. X% H* z* e% o/ H. ~+ w
3.2.1、电路示意图：$ M1 M, j" j2 R6 u: G
" @0 q3 R' ]6 e
! X5 j$ m8 G5 S& s% `3.2.2、规格参数：
: `% \+ A# J R1 k3 [9 R+ U, I- F# P7 j9 d0 K! j, {
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
& u# L% x$ D3 F8 I4 e% f& N2 [* i- w' ?2）材质：TDK PC40 或同等材质；# v' M1 T3 i. w$ k! F$ p5 O
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； A! }1 U1 T" n, e9 H, Q
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地/ _$ s+ P2 W. ?! D0 \% }
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
/ o1 q/ y3 R* S" l6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；. U/ U# T/ {6 ? E) t0 h" `
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）)；! W" y# k; j- ?7 ?. u/ _
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；8 @+ \* i# D$ c, @4 A
9）成品要求:浸凡立水；: F" E/ o% N7 H" X; d* }) F
" x7 T: M6 R. n5 P5 O2 C; S3.2.3、变压器参数:
/ G3 A6 D+ O4 C5 Y0 y$ {% x9 J; O3.2.4、变压器结构图：+ }; v: A9 _% {
9 R+ m/ g! T4 l8 M9 @% l% C! z- m# y% U4 N# `5 }1 o5 q
04、性能测评
4 c& o" i; V) P) B/ ~+ y" x: `3 l1 D' U' g H3 @
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。
9 t L% d) X) P' S/ O
% G! g/ }3 P L4.1、输入特性： T% _) [0 r4 \9 F+ A6 o
: A8 B r, R: y& q" k0 d5 _/ A: t- c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。
+ o) Q9 h! m# R2 s. `+ ]" o+ S2 T
表1 待机功耗
8 z% ~$ j5 Z( Q$ g0 ~7 H
$ z8 \& P& l* u! i, t* r3 w/ S. U" U' e0 _7 {
表2 输出100%负载下的输入特性
, T0 m" t/ {' f. R# i# k2 S7 J6 ]0 I" ]" A0 I# S
3 Q2 G3 S* m# O
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
. @/ s% Q9 U H3 e5 o
j% a8 {4 P! E9 V1 j$ C. m; k* C+ L$ K, W
表4 效率测试（PCB END）
* r" _5 ]* [( U3 i, ~# F
" C) `3 q. {" x, {+ a3 c$ ^6 @/ _( t; k
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
* x; P2 {& p8 L
1 m; S' n7 @2 g
" i9 E& h5 H# c# Q9 G. U& w- {4.2、输出特性：% g4 C& ?9 d9 M- M9 C1 g
3 M4 s4 q7 D, e8 _" m4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）6 |& t# E+ X7 Q% d, @' T5 {( R
0 t* s! C) j3 \( w0 L+ c1 w
q& P V. Z! A4 D; X7 D
! F# O- L; ^8 O; V4.2.2、输出电压纹波：4 x4 x! V/ E* y, f
1 g, u1 w( H3 b, c
注：纹波及噪声在1.5M 22AWG 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。5 n) i/ e7 d3 i+ L* a/ x& y
4 \# ], ], B G
% t. J; `7 |/ L8 ]0 B2 a
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
9 p* {, K$ h/ _0 ~0 y5 v$ {) G
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
8 z9 {4 z' p q( v
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
5 ]4 ?3 r' T3 n
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ) g. ] M0 l# A {0 j- z
4.3、保护功能：
, s* K+ j N! M
/ O3 y+ i9 g5 H, f Y, R以下涉及过流保护、短路保护的测试。* b E! T- I1 S. D3 Y3 b0 D5 K
5 H9 j1 ] N. t2 b+ u4 ]; H
4.3.1、过流保护：
6 K4 e( t- L1 u z( Y2 m: y' W( a, e% e
4.3.2、短路保护：
. Q {) G$ E( K
% ]2 N* E( |* k9 }0 r5 z* p功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
- h4 V! a- w! j4 P; c/ x+ `5 b5 y$ o: F: C* b" `; _
4.4、系统温升测试; `; f- c1 n; w' ^! I7 L
5 M) U7 `5 Y a4 ^. c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1.5A。
; P% o2 A4 V1 ~) {5 F' \4 r9 e) T* Y. x% k3 Z
测试样机及配套外壳
6 J9 Z& Z) W) T
& }. h# y( r$ K( |/ V) h
, G1 S6 F: a( y; V8 J$ z4 a4.5、动态测试：
. {: m* F7 |9 C0 M4 M8 O* I9 b7 F% H2 V) Y
输出动态负载电流设置为1.5A 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。(1.5M 22AWG Cable)9 z% ^/ {7 K$ _. k$ D( p$ }
, I. C# [, t( p6 O
AC90V 5ms
6 G" g+ q( l$ {( Y& m
AC90V 10ms . P% i% M1 M1 |7 L: Q5 Y
AC264V 5ms $ c- {& s1 ^5 a' S6 ]
AC264V 10ms ) H( s5 L- v" X& l' k+ T
4.6、系统延时时间测试：2 m8 N' V0 H1 i R$ K% I
4 \! O: E5 r* W$ i" T
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 9 F& ^# R: x2 k5 e) a) v: [& o
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
* G Z8 Z P$ r4 t
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
% X7 I& e. e2 x
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 9 f8 S2 ?9 m6 z9 P6 ]4 q
4.7、其它重要波形测试：
4 u4 f: T- S& d" H9 R6 N$ n+ l$ p: g- Q% K- C. u5 _, Y
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
/ W( _4 }+ v9 M3 i5 @* I
: Y1 r) J9 [8 E. K- ~
AC90/60Hz，100% load 7 p8 O. P! M/ G( w& j6 H
AC115/60Hz，100% load
) T0 c& N5 d ~7 Y7 I1 @
AC230/50Hz，100% Load
9 p. Q( _! x! @- _# v. j' [$ u
AC264/50Hz，100% load
+ }) Z, d9 S4 I2 h1 M( ~( e% t* E其他波形测试
! d: j, `! B/ G- M! z
! e4 E, L8 p) a) Q$ j
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 ( p& ^8 d) H6 b' M* A8 h
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 * b- h2 K0 n7 z4 l
05、EMI 评估测试测试条件：
) J f5 m1 y) i
' v, R/ k1 d# B3 t0 t5 u9 b输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；; B& a( T4 K: N* E: U# A8 s2 l) X6 z
输出负载50W 8Ω大功率电阻；2 g: Y P; d/ p% N4 k9 n5 {
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
$ y! I; }# ?. ]0 _3 O0 p G* N* L0 X3 _( J$ D5 S
AC115V/60Hz 传导L 相
2 |2 s/ V0 R L
AC115V/60Hz 传导N 相 6 P; |! E( N+ {3 a' E, p
AC230V/50Hz 传导L 相 7 f3 j9 a' l8 {) k' g2 B, `+ f/ {
AC230V/50Hz 传导N 相 1 s$ N9 d2 u. J7 v) S0 F
AC115V/60Hz 辐射测试
- E4 R, X$ F* R' Q+ f7 l: {
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-13 09:46:35
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡