本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-6-16 11:03 编辑
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在之前的文章，我们给大家介绍了基于本公司主推的CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。本文，我们将给大家介绍下基于本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L_9V2A电源适配器解决方案。
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01、样机介绍
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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18W，恒压恒流输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L。: \" f z" t5 H- m
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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图 * t# G& N5 y$ m' b: d
CR5269SSJ
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CR5269SSJ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，CR5269SSJ集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSJ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。CR5269SSJ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。# F/ M+ s6 e7 F$ F
- n' V! n& Z( `8 Z$ B, n, 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。
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# }, P+ ?- Y, ]CR5269SSJ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。
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芯片特性
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● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
7 ?) y9 Z8 Q! S |. U& D, w● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；2 W6 O) T. b, w* W2 v0 {
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；/ a7 _4 q- ^. p" ]4 f3 g4 Y
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
2 U. k- A5 y( u● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
* B+ I* l" }3 b3 v3 ]● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；1 P5 K7 N* z2 @4 L
● 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。
h( P; w3 f- e- e K
) K" N$ @9 c6 x基本应用. P/ O1 c7 N9 _) I$ _# G
9 G* y2 I3 P9 w, x0 M● 电源适配器$ L$ p) R, Q: M
● 开放式电源8 d) X" c6 o# @4 l
● 数码相机和摄像机电源$ p2 \% T5 E, h, W
● 电脑和服务器辅助电源2 o' A$ G& k- Y$ { R0 j/ D
● 机顶盒电源
! ^0 |% K) c$ z/ _● 掌上电脑电源1 E5 a. }9 X9 G% C2 B: r
" K, f4 w1 j0 v! f( b: `: l4 J
引脚分布
: N, f9 t. d! r. D0 m" c% Q! {+ m
9 b, O6 x/ T/ {9 L
/ g' f: [) l! B4 l1 X/ Q引脚描述3 S5 H& I G; W4 L5 y( j3 W- c1 z
# ^, B$ z2 [0 _( x% H/ w
1 O T) H3 A8 l( y! W. u: w) ~典型应用6 G4 R' k C% ~. S3 O* q
/ `- A- b. z0 _) J. j; L
CR3017L芯片特性：
! _9 a0 E X% _- }' Z Q( j0 M: Z. P5 f+ \% n( a" n, C. j5 b
● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
# g- g. r" ]/ j# L. ^+ r! a● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。1 M3 j' i$ G/ r
● 外围电路精简，SOP-8L绿色封装封装 ，可自供电，无需辅助绕组供电。
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V; M5 y6 T5 y% B' n2 {样机PCBA尺寸：66*39*22mm( L*W*H),是一款全电压实现9V2A输出的电源适配器。AC100V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时平均效率>86.5%；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。7 f. V( _8 q h6 z
) q8 P3 ~+ X' i0 T& w样机具有良好的动态负载能力，良好的恒压输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
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8 B: x9 B: n( Z. d' v, o样机的变压器，采用了EE19W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
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02、样机特性
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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。) V" B2 L0 C9 x" ]: ^ R( L8 ~
3 d7 ^9 |# C1 Q2.1、输入特性：
6 c A: b) H/ |1 M0 L; z! a0 z4 T( I; e$ i' M3 {& [
& [: U c8 d6 F8 y: u9 w3 o6 O- ^2.2、输出特性(线端)：- n3 h. }; W) i6 n! R* A
+ q# _% w2 w; D9 J5 O2.3、整机参数：( d; O9 k, W# D6 o6 ?) t7 f
% U/ s5 _8 P/ p4 q7 h+ C" I, Y; k G9 x
2.4、保护功能测试：
& t5 ?# g3 @; R1 i) g, L
6 P( J( ?# X0 w7 @: B( v2.5、工作环境：
" v' A1 p5 G3 {+ t# A- E i2 M0 r7 x B6 Y8 Q. E/ v
2.6、测试仪器：, P& j; L) r3 |) z' Y4 i; z
, a" l7 x' D% P3 Q
03、样机结构信息 M: C9 y! {; ?7 b
+ F" Y M1 J+ G- U: ^! F3 W
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。- h5 p% w" ?1 _" m9 b% J" i
+ e: O# A; W3 |# K& c+ V) L
3.1、电路原理图及BOM：
3 U3 V3 Y8 T' X" w, |0 P+ `0 G5 u, J3 U' P( t) ~2 p* g; f- e
3.1.1、原理图：
: x" m$ ]* m: o% _. {, @8 X- `
2 f) p V# C0 L0 [, ]3.1.2、元器件清单：
& J+ x. W9 ]& ?8 q7 i" ]( |- c- w. R/ | x6 L4 x, h
7 ~3 K0 t( w2 h) @
3.1.3、PCB 布局&布线：. ~; L; e! P" b, z+ _+ |- b/ Z
( `( n$ o, i3 G4 v4 K, B
PCB 顶层布局
3 d5 W* M" k( v1 s' E. p& F" N
PCB 底层布局&布线 ( e1 {5 i$ D, W& f5 Y, ^
3.2、变压器绕制工艺：1 {0 s! Z {% Y* S' i
% n9 S# v6 B2 _# d, j5 e
3.2.1 电路示意图：% v2 v7 P$ Q% y: Y0 |0 r
" x1 V2 u, Y7 z/ ~$ l
3.2.2、规格参数：: l) E0 m2 ^# Y8 A! a
* j/ }0 X( r" H8 e3 d, P1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；& B6 J9 j: g& B) L0 Q
2）材质：TDK PC40 或同等材质； L; z0 V1 B6 {; d3 d
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
! P$ q: U1 K5 ^8 y- ?4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
" i8 |% k- H( D( b0 l2 Q5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
8 C( ]! N1 c' [; G( R" K& Y) k6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；5 \- W( O! \# U+ M8 d
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）)；
* p4 Z4 R* [2 o8 M. c( F/ G6 \8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
8 @3 A8 S2 K' z; X2 N3 _9）成品要求:浸凡立水；
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k! N# w9 |1 D ?6 t2 a/ Q3.2.3 变压器参数：" W9 Z- k9 ^8 q" _
0 k" j( Z$ D( |- O J
: X/ h5 y6 c! Y' h" v
3.2.4、变压器结构图：
5 W, J0 T9 t/ i5 ]- ~0 [
7 J2 z& \4 T4 q! J3 N. m04、性能测评; N3 r% i5 {6 A
6 \2 Y5 V6 f. H+ ?! W3 l3 G4 @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: R( d2 v* s% R4 s* U
& J$ x9 f# W( b" @7 }: D; v
4.1、输入特性：% E7 _/ u: Y- | S
2 l* W" W" U- l. F; U2 y0 K
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。. a, z4 c8 w1 ^4 P
1 A, j1 |9 ^# _) L表1待机功耗
6 J1 i: @( r) N! T( q0 e/ a- R
+ u2 i3 s5 S# q9 d# p2 k表2 输出100%负载下的输入特性0 e R6 q* I: m, u y5 _
: u0 W U/ @* e' v$ j7 n9 S% ?: V5 S2 A2 ?+ y
表3效率测试（PCB 端）
, w( q' p, W. i1 P4 q7 ~% l; t6 R; o5 E2 u5 w
表4效率测试（20AWG 1.6m线端）- O1 b0 m. d% q7 q/ c3 f* [
+ ^! Z9 K4 T7 G7 W3 z
表5能效等级评估（线端）+ }% G( `$ J# ~8 W1 I
! u$ \4 a$ A6 ]+ M& c4.2、输出特性：7 n% b0 T% q; g) B: B6 d3 P5 F
- {7 \4 z6 `% ?4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）& o: j0 _- _2 u J$ {- {1 n
/ U1 t# A! C7 n: h
4.2.2、输出电压纹波：0 q& ~' B$ }) d
# b$ l4 n& b/ O: A3 V
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。
8 |$ q. x' z9 H8 \, K# ]; o
& m- `+ Q8 g% m; Z- b: V
R&N @ AC100V/60Hz,No Load ) {" ?$ T6 Z7 F n, ~
R&N @ AC100V/60Hz,100% Load 7 x5 G7 @, H( s- z% r
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 8 N7 j+ ?( R v0 {: [5 d
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load $ ?; S* o, s& J7 C: Q) H# o; m
4.3、保护功能：
" T% c V! i# G
+ M& z) o: _; h% N3 W以下涉及过流保护、短路保护的测试。1 ?) ?% r$ T( o7 ]& a
" k5 g- h! `; l1 ^1 ]1 z/ @; m
4.3.1、过流保护：( J, q. U4 \+ z2 ~) ~2 ?, [# v6 q
4 V" E/ x5 Q& F4.3.2、短路保护：) z2 r; V$ } P I
+ o& ]4 i1 o' J% h2 m功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
& t( R! F) _2 W1 h: ]4 W
! q6 I5 P% p% Z9 c, P4.4、系统温升测试
% h8 A) B' I2 A; I# o7 R6 f3 S( G) e# l/ `$ ^: ^
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CR5269SSJ+CR3017L温升值。测试条件：输出电流2A。
7 |& V& r3 Y0 H, R; A' F7 d6 j( L2 Y6 F" i
测试样机及配套外壳 1 `% d: A7 Y& n& N7 A; Q3 R
) Y! N5 X& g, M: X) M, Y: I9 z4.5、动态测试：
2 b0 l# M$ w/ e7 V+ S* j2 d% |& C- e4 n) s
输出动态负载电流设置为2A持续5ms/10ms，然后为0A持续5ms/10ms并持续循环，输出带线1.5m测试。0 c4 n8 r* Z' g+ c$ L, w8 R
' c5 R( I, T$ a: K1 O' G
AC100V 5ms 0 w1 N5 @( X" X, k! V2 E
AC100V 10ms * P1 P2 c6 ^! ~2 ], G6 s5 O1 I
AC240V 5ms ! y$ a3 Y2 `8 h4 ~6 @2 Q- A7 {
AC240V 10ms
0 i% i+ q" r6 b0 I6 F* J- t0 M- u/ Q" |4.6、系统延时时间测试：
9 X6 \2 a# J2 U- _$ b: \7 H; e* B( }9 r) Q
/ W& o9 u5 _2 o6 r) ~+ u2 n
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
$ b9 F$ r6 ~3 `' y$ i
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 4 s, r. O# M4 [* ~
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
T" s$ w$ q1 E% j, w
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ! g; a% q! l# k p
4.7、其它重要波形测试：: G7 _+ a6 d! x: ]( ]
6 N5 @8 T V8 P' qDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
$ h& e) G" x5 F0 S x6 C! p! p6 A9 q8 I' g$ I
AC90/60Hz，100% load
6 D% U8 u! ^3 o. W: Z
AC115/60Hz，100% load
' G7 Y; u& p6 _; w' U6 E6 G
AC230/50Hz，100% Load 0 B( `/ I+ x% g
AC264/50Hz，100% load 0 A G8 @" h$ Y5 K5 E! z2 L- U( Q
其他波形测试) C: h( i; c1 S6 Z y2 ?0 D
2 t h* l) ], D% L. B! {4 H
AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力
: G/ q( p @: F: M
AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力 O# F2 G D8 O/ t6 p
05、EMI评估测试
0 C0 I' c, y, S. a( c
" h* ^" L" |; m Q( o _测试条件：6 ]# L5 N9 g f- t
输入：AC115V/230V/50Hz；# W0 [2 t C* T3 a9 ^+ j! C
输出负载：使用大功率电阻；
- w9 C) n) F8 n1 [. W" K$ l限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）4 S. N, ?9 j# q/ p; L
AC115V/50Hz传导L相 " L* ^7 }3 Y2 R1 ?6 |3 o1 H0 @
AC115V/50Hz传导N相
" a2 [* x2 y3 w# S$ ~
AC230V/50Hz传导L相 3 I8 b- {# x3 h1 |* d
AC230V/50Hz传导N相
" Z0 g% a `; Y2 H' \' a8 d% w
AC115V/50Hz辐射测试 " z: u0 R( I) l
AC230V/50Hz辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-6-16 10:48:22
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡