本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
* z/ r+ U* @# w$ K' k
- j" ^+ g0 D+ e# o/ T. d$ ~本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
1 ]) h8 O0 S# t+ A0 d$ d3 Y
: E, S! w" n+ g' o; x01、样机介绍2 Q" q! P( F8 O( S7 l5 I1 c; w/ v
4 D0 ~; C$ {+ 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。3 l/ X, w1 Y5 G: B( ]- o
- M) Q3 p/ f% y x/ }- D1 {; T
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 9 j1 ^6 P7 t, s
CR52495 m. d) M& c4 x! X
% }9 K' e G7 {7 x1 O8 Q
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。" g* m9 a3 j m
1 K; C: s1 { |- a5 R" o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。 v& ]6 D2 E$ J( k* a
: c) X; N) J& F+ _9 d" p4 NCR5249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。) i& G$ L6 w$ P5 _% c |5 A# n: w8 A
& U4 D$ T9 X9 N7 V; j
芯片特性
% w( V6 W! `9 Z' j8 w' r4 M
; l3 P3 D! \ ^2 P& G. d+ }, j' m● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
6 [9 ]1 a$ r1 J' x. Q● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；" ^3 }7 g$ c/ s2 K, T* C
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
# [/ H* Q( J# O% s● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；% J m. M2 A K! R0 R7 C
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
$ T/ R3 K5 N8 a1 P, ~, Z● 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。- z% M9 Y' P$ V- c3 W% ^6 i
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求2 v) g6 Z$ x; i2 a+ r2 E
6 z9 }' k ]- X+ f& p/ G% p
基本应用
( B7 h5 k }, N
+ `& z1 X0 `, D' a● 电源适配器/ g* s3 G1 ~$ q7 j, Q; y; R7 ^7 l
● 开放式电源" P, c* r4 u5 s% I
● 数码相机和摄像机电源
* Z# Q: e: B9 ]. ~4 `● 电脑和服务器辅助电源) {+ i7 C' I/ o# T% n2 S6 o/ ]
● 机顶盒电源
& o6 r" V# R- d3 M j( R- A( [1 J● 掌上电脑电源
j0 `8 U# b: H* ]3 p4 N) u2 }2 z; J& a) M$ G- s- W# s) r
引脚分布! ^1 t) c* k( z1 a3 Q+ z. A) m. J9 \
5 d2 e- E: I4 g, ?& g
; l; f0 W, l& v: d0 V% M4 a引脚描述5 x. B6 s' K; o% _) t) B
3 [7 j' e' [; H9 d6 U, w" W" j$ [! Z W: v J
典型应用
5 \: w U1 R; k" y( o! a
6 X" U: o% H& O) n/ k2 E
$ C K. M2 K5 f; n" T: @: Y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。8 ~! O- ^, K3 A& f+ c4 W
7 f0 P+ j# W4 h& q; A5 w
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。) o a" ?# [+ f5 h
! R1 E! w; ?3 Q v' h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。
7 ], y$ }+ g# L. v1 o" P; Q
: v; K7 J- q0 K" G* v6 d# J02、样机特性+ W2 l+ D w, j g3 f
6 E+ {5 X5 b! [6 f: }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。
7 a; u' h" v0 D+ Q( q5 o4 W" k; `; S' M+ X
2.1、输入特性：
, s8 ~0 ^' U) F4 z/ o2 N! i
# |' M/ L D8 B+ {1 e- d
) K: ?+ u+ H! _' Z1 h* X2.2、输出特性(PCB END)：
8 H6 |5 n+ P# S2 E/ }
- T4 `8 t- q/ Z. {2.3、整机参数：3 M$ `) ~- N$ x# @5 S u2 j
" j9 h1 }+ J8 j/ X( h* P6 S5 y2.4、保护功能测试：
5 s3 s- { e7 f. A) m$ V* B \
I [7 J9 e8 t
2.5、工作环境：
" O0 U9 t- R1 E) v. m
' R N2 [4 z( k
2.6 测试仪器：
' o" v- \% i: A# \( k03、样机结构信息
( n2 _8 V' F2 K! X2 |# u0 x e2 E: W& W6 t6 i" F
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。
& F% j" s3 a; [! q+ N6 Z
! E5 e4 `5 Q. Q8 h: B: G3.1、电路原理图及BOM：1 |; v& p3 N3 u1 S, d
7 i' d W H; x" K! s8 V5 n3.1.1 原理图：
# C. [8 {8 q6 L/ q. ~- E$ V, `% d8 h$ T' U& g8 }) o8 J' N3 `1 }- q
3.1.2、元器件清单：- D1 j. q% ?( E& ^ H4 G9 B
; p, Y, ?( ^5 W- n9 _" {
! o) A' F# c8 |6 |. t% p
3.1.3、PCB 布局&布线：* i; g* z$ [- u
1 [2 j3 I8 U; c( Z. k
PCB 顶层布局
$ C/ B) s- I, @
PCB 底层布局
! _. K; y+ J2 _8 Q& j6 t" xPCB 底层布线 # a+ n8 P1 v& g; @# j
3.2、变压器绕制工艺：, C, \+ e( P& y9 ^1 q
3 _% f- T+ x* T V, @& E2 n; U! I3.2.1、电路示意图：
! p, k8 E' _/ J
5 q! A& Z5 J% D3 ?! G: d2 m7 |2 R; `; G! e) x
3.2.2、规格参数：
/ N) R& N3 e" [5 L
8 e/ `! l9 e; A* z1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
8 i" T- U: y2 O1 g1 v9 H2）材质：TDK PC40 或同等材质；) K* L9 a' r% B. S/ }; s
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
% V: r* g7 G5 G" j# Z# b3 ]0 G4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
1 {+ P* }3 }$ C0 V/ G5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；( _+ O9 \0 p. z7 T
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
! A8 w$ ^" g# P( }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）)；
1 F# J& N4 E) d" Y8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；' o8 C( v$ B6 a" j2 a
9）成品要求:浸凡立水；' C$ z y2 C3 Y. j0 N) {$ }
3 S/ S6 w4 U- L7 m. Y, D" Z8 n- w3.2.3、变压器参数:( b; ?# L" \3 j+ {9 O I h7 m
3.2.4、变压器结构图：
, }7 ~" E% F8 G# q5 P; [' ^: _$ `4 T$ v# E/ X
. h( h) O! U2 Z9 T
04、性能测评2 I$ e8 W5 [, J3 r
1 a/ y n: F$ k! ^8 |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。4 x0 }3 x2 w, h$ c/ U
4 L' w$ X% J6 Y. I- A5 b
4.1、输入特性：
" X9 F" [+ } p" _* M- K9 o1 t& z4 |' l$ W' p
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。
% Y4 S7 [$ N% b0 N. v. N% Q
( j1 y! r) ]& I. ]4 C/ D* w表1 待机功耗% h: L& @, ?7 y- h3 J
7 v9 o" B1 p' c, @6 p; h! `
7 i! s0 ~8 U! }5 Y表2 输出100%负载下的输入特性
. Q3 L7 K, \3 q2 ]" ~9 o
( |+ j/ h6 q$ V& T! e7 W4 q! }2 \ ]# D0 e$ E2 R
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
6 A$ c- ?7 o% [/ }- F8 c( l+ |7 U
% A5 a7 }% w* F4 U- b
0 g7 M* x$ n6 \/ M表4 效率测试（PCB END）/ c3 C" J. V" w3 e. B$ F
# s/ |* t* n r$ i
+ R. ?% ]. E! w2 I6 I表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
* |. o2 `2 `2 N! ^; x& T7 c4 M; s4 }# X
3 b: U# {3 u7 e' Q* C
4.2、输出特性：; ~! A/ ~, M C+ }, {& Q
4 S Y" R4 _0 H5 x6 D# e
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
, w# I6 n- }2 @: G/ v6 W
+ h. ?+ y( G j$ N2 u4 }( I9 M" O% e
; O' o# q. y. {+ Y, a
4.2.2、输出电压纹波：. L2 F. }* U5 d* _# j$ Z
' n. b9 D* ~2 H% x1 H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。' G( B' y. V& ~' t) P
. D ]" |8 E! U3 ^- Z! m" k9 k
. c; t$ D" y) b! |
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 9 W7 s; [+ V, B+ M, w7 J) O7 W; o
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
+ W9 j6 w8 X1 L: B# }- Z
R&N @ AC264V/60Hz,No Load % E, e2 `' r& o5 K+ v- l3 F
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
* n. B4 }5 B4 P* g, p, I; X4.3、保护功能：
; _6 x' d! ~4 Q1 z* Z0 L- l* |5 Z) M8 f8 y5 |- z$ q
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ G( K; c6 G% `* p" b
6 i: l2 _, \6 d5 s$ Z( G4.3.1、过流保护：5 k# U2 K# S2 Z+ c$ B
2 L/ l" `6 \ i" p3 \; \/ G
4.3.2、短路保护：
% {2 S8 n4 I" P: W! @5 T& z8 C0 l) Q
4 D- {0 w( P' `, ]0 j' V9 R& s功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
9 A: X% E: ~# d7 @ n
# c/ Z, B: J5 s/ v$ ^4.4、系统温升测试1 R0 r4 d+ r$ H0 m8 C
# O5 M. ~8 o! v3 p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。
4 r+ u: o' n5 H9 P% f& G- B' W# _6 a) c0 {, v! v% \; `
测试样机及配套外壳 ( w& P& c# ~/ j( t Z5 [
$ C' r1 J$ e* ^
9 [1 H8 _$ A4 C7 V4.5、动态测试：$ Q. }; A3 X" E4 Z
( m. L; P& y& R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)
7 P: \4 X# t9 v& r z4 A
% w, C+ a% M# K5 i
AC90V 5ms
8 C( k# y. }! R( ~1 _
AC90V 10ms ; v! ?- E) n5 O" R9 F, R" X
AC264V 5ms
# r8 J; A* R0 [$ q2 C3 H, b: M
AC264V 10ms
, F) t+ e2 ~- l4.6、系统延时时间测试：
# A1 x0 [0 W* T* Z
4 r' ^. w: `0 q4 r$ t# Z
TON_DELAY @ AC100V，100% Load + U. u5 f2 e6 X0 @4 Y* M
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ; W# ` U$ A2 f- C
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
% Z3 e9 i6 X E
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 3 B% x- V. B5 L- M9 i
4.7、其它重要波形测试：. r& G5 o$ K2 f. `+ @9 N4 @" e
0 l+ ~! A" b3 [2 _. q/ \DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
9 B! P- `: O% O6 D# ]% `8 D* `4 M- u
AC90/60Hz，100% load ! u$ ]7 M5 B& `8 s4 y( A( E. W
AC115/60Hz，100% load
$ A& x8 S5 [! U# C' R$ U. |$ D
AC230/50Hz，100% Load & L2 ^7 A# N( p3 j
AC264/50Hz，100% load % n* U9 E: n( d; ]' E# _
其他波形测试4 U& ]+ b' R/ P/ t- M: n
- B# ^9 t) |" r0 t2 U3 p+ n
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
6 L8 J1 N& O4 T8 ~! p( P/ [: ^
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
) _1 s0 d }8 [& s05、EMI 评估测试测试条件：
: o5 w1 v! u7 L7 p1 u( R- r$ v( e7 Y+ a3 A1 g! y5 g8 D/ S
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；* j4 c' O0 q- R4 a6 P
输出负载50W 8Ω大功率电阻；$ x2 a: M4 u/ r
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）5 j: m, N& W. N) K
4 j* f$ V2 z7 R
AC115V/60Hz 传导L 相
% \2 U2 U& q: T) z# f4 h# Z
AC115V/60Hz 传导N 相 5 n' _5 M4 o& i1 |
AC230V/50Hz 传导L 相
3 W' A$ y: C; _0 a" |: u
AC230V/50Hz 传导N 相
5 v' |0 ]; H4 ?4 ^0 g
AC115V/60Hz 辐射测试 ' D) D' e5 `& U0 R- K9 L2 k5 [5 b
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