本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 4 P5 m: \* p5 H3 g) r$ X! X2 I
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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( ?+ l7 X. `& s1 K4 Z' |
1 X8 x A" e! S- u" C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。
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CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
0 L/ c/ Y9 r9 _CR52490 M4 B5 j4 o; ?4 n! V
7 _4 y! H2 f$ g! a
CR5249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。
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! D- }; S6 m k- I! {$ f- P9 d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。6 I' |4 {5 _/ W. a8 t! d
. m/ N% g3 F, y) w+ P; qCR5249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。
N. o6 }' z: K7 ~% S: w; j6 u I5 V: C% g0 `8 ^4 F8 o
芯片特性5 O( X: ?9 ~/ b4 a/ ]! s: g
/ ?8 K; }) g! F
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关- M/ A S) U. f, n
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
: K Z% y. Z( m7 H( q● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
! |# ]5 x. ~3 V! d● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
' g" \, U0 T+ n) R0 p$ z' L7 a● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；( |4 c( _: M( D# f; w
● 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。
# F$ {' Y1 I8 ~$ _1 i( p' R● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求5 e' u% E5 [/ V% V$ r8 Q5 y# k/ K v
! J( V! q* v- p# K/ y: p基本应用, ~) a% H. ]6 J: w# u' O- ^
' ]/ S [$ E/ I( I
● 电源适配器
, V; V! N5 u. M- M● 开放式电源
" h' u% [$ H6 u● 数码相机和摄像机电源
3 e* ~6 G. r% [● 电脑和服务器辅助电源, m: w |& ? {4 P1 ~
● 机顶盒电源! T7 [$ y8 v; ~2 h/ A
● 掌上电脑电源' l, k9 V6 j9 ?4 y1 Z4 A
" n; S( p; o( m, Q# d ?, [' d
引脚分布9 m r( K8 l4 h/ E) @
- m) w8 t5 Q0 y- z- a; p6 T
8 E o" s$ y1 _# m# p引脚描述
! z/ R( h0 v N1 Q9 S, P
0 i5 w+ b5 i; E- p
9 `5 S* t2 v8 [* {2 L8 G& X典型应用
4 h8 ?0 n6 l, J$ K3 V, `' j" E1 Y1 D8 J
* i' _, d9 @- `: u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。
( G( N# m/ y2 j5 Z# u7 a2 i* D, V' R+ `, A% S' R- c
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。9 N9 S1 K3 M( ]" y
! x) b2 m3 |" G, X% F: T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。# q* @) J: Z3 }/ _* r8 D
# U7 [5 @$ [* V& [; x" H# {
02、样机特性- ?5 j- {2 s% c, m* r. ?
( M% J: w1 q+ l7 P3 {$ t+ K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。
6 @0 @* b+ O$ o* i7 Z! \
0 z# f* K2 B4 C5 V2.1、输入特性：
, }: l# @3 t$ J, f: x
( [% r% W) X, C* W( `2 ?' W
% h3 a7 m0 }- k; _; Y4 t2.2、输出特性(PCB END)：
2 R; A3 J8 x; X/ y
- S$ p0 U9 t4 v+ x3 z; s
2.3、整机参数：
" Z3 k# j4 {& d- K, a
- Z4 X. Q7 d% ^* R g8 f* ]
2.4、保护功能测试：
' |' D% T/ S3 W0 |, e
- F' Z2 E% `7 C0 s2.5、工作环境：$ S3 s3 n) l( ]) J5 r& b
5 o6 j# C0 a) D. \
2.6 测试仪器：
/ q& p, j E# d% s# v03、样机结构信息
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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。( }! t0 ~6 h1 b- b
" N# b3 ~6 _ r
3.1、电路原理图及BOM：
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3.1.1 原理图：
) J4 w" l- q2 A5 @2 o% X6 j( z
& y& m& [3 A- Y0 G3.1.2、元器件清单：
* n6 ^5 W5 q T
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$ U4 ?/ S8 d& A7 s% m6 L4 Y' Z3.1.3、PCB 布局&布线：
) ] A- I: D2 z6 w% q2 ?; M. f
9 z+ d P' G8 s* c! M
PCB 顶层布局
4 |! a; S+ p' }8 N4 `0 L
PCB 底层布局 ) L: T9 t4 W6 X# f0 J* A
PCB 底层布线 ; t+ ?( q" ~' Q8 ?
3.2、变压器绕制工艺：
9 t0 P/ O6 X' e3 t" F% ]
) \* n9 o) ~. F5 D3 ]+ q3.2.1、电路示意图：% e) C$ \) Z i& j+ u: J. c/ l, a
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! k( ^9 M6 c/ ~7 {( k t
3.2.2、规格参数：
: ?9 v$ Z$ o/ z0 Q4 N8 y ^
4 l! l: }3 b8 a1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；, D' y: S3 g9 Q
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" c W6 c ` J) e5 o3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
% H5 |! S1 h* I! U4 @4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地. c/ V+ x8 ^5 Z
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；# ^1 k% F. I& k' G
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；' K* W1 N3 `' q! X8 C+ ?% R' _
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）)；
& F7 l" U5 }9 w( T k8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
7 {) g6 n$ l2 f" ]# O9）成品要求:浸凡立水；5 E* w/ ?8 B/ J$ S
0 r) w; ?; V5 j9 R& j' W3.2.3、变压器参数:+ k! g4 ?! k( @2 @) x
3.2.4、变压器结构图：& s2 ^: |) d* b0 }% O2 m9 U7 b( P
% A* g' e& J, l! v! _) V) V9 ^) p8 ]6 @- d' G8 }9 j8 j3 \8 G% ~+ Y
04、性能测评( c3 L) `/ |: {, J7 M
9 @1 p( }2 K. A- Z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。) {& L! P) @9 }8 B/ m1 a0 T
; g. p- ~+ j* S5 M E4 e) D4.1、输入特性：# {, E" O; ]2 p. p
8 t; `! V1 H8 ~0 o, }
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。- \5 S6 O; H; q7 U# H, I
, i: j: J7 z" r [! D
表1 待机功耗/ T5 Y* X' e) U, S2 a& w! B
j! A6 P6 l* ~; u8 [5 |& L
% a3 T9 U D6 n/ g9 g- G
表2 输出100%负载下的输入特性& C$ G( ?5 F$ t
8 z% W- g2 e# R5 d: @% y o
7 Z% s1 O0 K1 |& O$ O* _表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable） c" _% w6 R4 R C1 l# R, Z
0 w6 x7 b' a) \6 {5 _" c6 s: k# x" _4 d2 e5 @) _
表4 效率测试（PCB END）
8 N0 g! w3 ]7 i% D+ T: T# ]/ ?8 d6 X7 Q1 V
X9 A, F6 g) e1 i* X% |8 j: _1 e: d表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）1 g6 N6 e R9 ?5 x( x6 N
j2 _5 s9 }' D6 Y( N) S$ z, U" I8 s8 u" \6 c' G
4.2、输出特性：- \5 J* r: R- m" |* `: w! x
v- g' Q: M" F/ C4 D# x1 D5 ?4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ） V5 [+ `+ P9 N
$ S% b1 @1 u, |/ T
+ i; S! P j$ K/ C' d9 u9 J. K( z$ Y$ Q* Y
4.2.2、输出电压纹波：5 _* {+ S& l4 u7 X+ C) v1 k
( J* T/ d! R0 q
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。
. ~4 e J' [' t# C V
! u8 A1 O- U$ W$ e3 I$ Q2 L# J% ^; l4 b% ]2 D
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
, Z+ e$ {* b+ v+ D* l7 \5 U; {! A
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
/ i" W( j" ]! {
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
+ T5 z) ?( ^7 a/ v5 W
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
3 V, Y2 @6 K+ R1 c0 o, ?& s4.3、保护功能：) x0 _6 a9 |/ ?' h% @) |$ L* x
! w6 m2 M# v8 e/ c' v+ ^( m5 {以下涉及过流保护、短路保护的测试。
1 h5 |( a& p" M# h* g4 R! e0 t- p: L7 H6 b4 S% ^
4.3.1、过流保护：& y6 p# V/ l: e3 n, g( ?
6 n) U( e t* n. c( ?% W
4.3.2、短路保护：
0 h( }. f: _2 f( Q0 u, y w9 T
, y( v) Q# k- {3 {' P9 A }2 w功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
$ [0 t) A; k$ h6 |' [1 l) V. z ]7 ], H$ Y2 F) T/ f" R: Y
4.4、系统温升测试: y u5 \7 w( `8 S( J
9 a( _9 {1 |0 M* S7 ~
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。3 V# I1 ?" |" B4 V# b& J
5 w0 H) Q. k1 _1 I
测试样机及配套外壳 ( y# t' d6 C1 D* J# {% x1 v$ {
' `9 k1 @( s7 B G9 |7 p
$ o! |( r, u2 ?& N+ w4.5、动态测试：; W; r1 `9 G+ |
, K( |9 Z) t" _; G7 `; Z- ?
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) a, ~0 A+ E# M
) w8 k7 e% t% U# i; {4 w
AC90V 5ms
$ n& I( L! u$ e/ I- y6 F& T- S
AC90V 10ms
2 o0 F& {: p* ^7 [, \% c4 q
AC264V 5ms & r: a9 a. T0 m, r; a3 J
AC264V 10ms
2 _. T3 h/ Y F) M" f& X7 O4.6、系统延时时间测试：
/ X* h9 Q2 n( d3 U% R
% c9 i' D J' _; D$ q& k) W
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
8 x7 [6 P$ P1 L; ?0 U
TON_DELAY @ AC240V，100% Load # Y k6 Z+ u: e3 T
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
5 ~6 D/ q) S/ |% s& f, R
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
5 S* ^7 c* ~& G2 |+ r4.7、其它重要波形测试：# M, y6 T* d+ Z" i; b* M1 x
- n: M4 P6 A- O5 zDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：8 a9 R& G- m1 ~ _
2 }) U5 D! i/ s( ~
AC90/60Hz，100% load 9 f( L; w c, \* H) e! l/ b# Z
AC115/60Hz，100% load
5 P! S/ |4 @ v4 x( z
AC230/50Hz，100% Load
9 x3 K8 D; N3 v& t
AC264/50Hz，100% load ; k2 u7 l- {! u6 d2 O6 ^
其他波形测试, ?. p4 G0 m1 L* J; {. o
& O" F* t! |) j! s' j; j/ [
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 * T) A a- P. N
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
. `7 |( u2 B% m. X0 q- K I/ K05、EMI 评估测试测试条件：0 s$ e) X% P( w( h# Z2 H
0 \, P& M. v) Y+ `3 M- [
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
1 @$ s8 w; Z) G0 Z5 w6 ]9 f输出负载50W 8Ω大功率电阻；
& z |+ ?- f; J6 R限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
0 t. K9 [3 r' h4 w" E/ b1 c7 k9 z- c; U6 E9 n& M
AC115V/60Hz 传导L 相
~/ y2 \2 v# C! p! D a
AC115V/60Hz 传导N 相 ! w8 H/ i9 {. j& H" @1 A3 ^, U
AC230V/50Hz 传导L 相
* X3 Q" j0 z' Y! z/ V4 @* J
AC230V/50Hz 传导N 相
% |* d2 [. P8 Y3 k& o! X: D) d
AC115V/60Hz 辐射测试
6 |+ Y/ h( p3 \ ]- F. M4 f
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