本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-6-16 11:03 编辑 ) O! A5 d3 t- Y& @" Y$ V- |
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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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2 x4 g& N. h+ f: S01、样机介绍
* Q1 I/ C+ o' W p
2 e* o) g _) [3 v- B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。7 U3 v% [( P& U" P1 q) [0 p
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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图 3 z" n: z0 z- D" B
CR5269SSJ 1 E8 C6 ]/ l4 n6 l6 a
; S4 B( G3 i/ gCR5269SSJ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。+ B" Y, b! p/ F2 k' }/ z. a& K, {
6 f$ r+ ~( @% B& O: D8 R
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。5 ?+ N0 O$ l: b" }% p; B8 i _
6 U4 M, s) T) r3 XCR5269SSJ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。7 r+ v Y. P- N2 O
: D' A- i* d) \- g$ z
芯片特性
- M; A& m K' e5 A0 u0 d5 R f" Y! m+ R' U9 i
● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；3 w6 w% r: v* t! N1 U$ J
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；8 r8 C6 s/ _# t3 g; \
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
: G' `/ r# @; A9 j2 G8 D● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
+ e2 q8 t2 [$ u; N4 P# Q● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”( v" W% u2 |8 `% r
● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
: k2 H1 ~1 L/ @- H● 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。* `& L8 x* U& |( p
" r. M9 o7 T; x2 U1 o, h g8 U基本应用* B2 F. y. B" \0 M4 l( g: N( b
- H7 H4 }" O7 ^2 [! M
● 电源适配器! u( p. o0 x( T) O8 z: S
● 开放式电源$ }$ q9 e- U; {- A( \
● 数码相机和摄像机电源 G/ Z' Y7 j' l
● 电脑和服务器辅助电源" X# ]# H2 s3 e8 U, ^% \
● 机顶盒电源
3 a, A" @, q( Y* Z● 掌上电脑电源
4 i5 C% \7 D, j0 a8 C8 e( }; [7 P. o8 g. Y# I( p
引脚分布# p8 b0 J; s7 q7 N# _1 q
4 M5 |2 X) g: L' _
% e, T8 h% e& s3 o9 z引脚描述* L3 X( e" |2 y$ H
6 J0 a3 B) d; W* G8 \" ^, t7 h7 p8 s" l& m6 ?
典型应用" p1 q5 n% K; o7 H" n
2 e4 x' A6 S. L+ h# [* r% L# zCR3017L芯片特性：; D$ K% D& i1 |4 |8 N, f
) w. v7 w2 j1 O1 L
● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流( a& |6 p* q, `$ L" y: {+ G
● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。2 F4 f1 m5 F5 ^9 l
● 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。
v( g( ?+ n$ B7 G% E! P6 e% f
$ v0 E/ m6 b) u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。. u3 f; K% J% g. }. w% i) n7 D/ H8 f
; L9 g) [1 f7 Q5 }5 m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。+ S2 U# ~' C$ U( H5 {
e8 J. ^9 w& H8 [3 u( [
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。
1 s7 \. l( ?7 F8 b8 J% J
0 J7 r1 z+ @( o. M) E02、样机特性) { k m/ j' X8 i$ e! j
# m: l" x( u3 T" ]( x
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。
4 I$ ~, q, q7 j1 Q/ M0 O
! P# v7 r' J7 Q! d0 p/ p' ?2.1、输入特性：" i$ A/ z. t! E
6 T/ z/ ]5 g2 ?! h+ o6 a1 P. ?
/ O' R8 B% o! x6 P+ W, k+ H' ~' Z4 D2.2、输出特性(线端)：. Y4 P; `5 |$ v. ?! T6 R/ S
& u) g, _4 W+ E' h2.3、整机参数：
7 g5 r$ T# ~% B) p- s& M- ]* s
# Z) ^# P+ ?) w' q
: e$ z1 W$ h3 E3 B2.4、保护功能测试：! m& a# ^. g8 h1 u6 H! h" \& B
$ b) p2 `8 i9 @4 d2.5、工作环境：
$ a" ^9 ?% w& i+ u/ v7 k; A! [/ K5 B8 O6 G
2.6、测试仪器：
" A- P, ?8 h0 G& s' e0 y4 K
8 _; C/ ~# q7 z( ?( \8 R6 }7 o03、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。
* i% e4 y8 M5 y' a; Y$ P _8 _: i2 M! {- K' B3 z; O- O }( @0 l
3.1、电路原理图及BOM：2 ]; A8 j% ]8 _& r6 r [. N9 R2 ]
0 o5 S3 V- z/ Z* r( S( O3.1.1、原理图：" N% M9 q) E; o+ j
" N3 T0 m _4 a2 I4 b" D5 b3.1.2、元器件清单：
$ G$ _. @5 v- V7 c/ \0 X
& d3 x4 {5 }; D3 f/ a
/ n1 D$ Y4 \2 U: Q3.1.3、PCB 布局&布线：# z4 W3 K! x7 o* v, H
n: J! x( q( @6 x
PCB 顶层布局 " L, K% J- Z; J+ _+ O
PCB 底层布局&布线 ; F- @% u/ {" l7 u
3.2、变压器绕制工艺：
0 w( h' l0 \- H# Q# W) y
/ @ s0 E$ x4 X6 p3.2.1 电路示意图：
/ N5 r1 _! u8 g3 S1 o p2 t! t: ?8 f- w. I" t1 X
3.2.2、规格参数：$ m& \1 i, U9 y1 [; s5 g* p; c
/ J( L8 ~; E6 u4 H1 y1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；! `: F+ w0 d8 U! l- `
2）材质：TDK PC40 或同等材质；) L7 J" `6 c$ T
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；0 x( l) Q* ?6 R r; A' O' `
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地& L2 [" @8 ^8 V$ E
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
, t6 g* B, ?6 R6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；- \+ Z1 T) J" i3 }8 E* P# }( i; u
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）)；
2 M$ z! M' O- m) L8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
' u6 T, N% c0 j6 j' B; U3 Z" Y9）成品要求:浸凡立水；
. O) h2 a7 u: e6 W+ a5 P Y- @: k7 D* O
3.2.3 变压器参数：
3 R, \8 M! T. r, S$ l5 r5 w/ |3 C
5 J, R$ Q3 C3 {- r; h5 j" d
# B6 V# j0 ^! A/ |3 i4 u0 \& @3.2.4、变压器结构图：
0 \; V& Q) N; U' k" ^- z2 e$ z
3 D& W% C! G/ D+ U Z8 d# B! @3 F04、性能测评/ L% M: B9 t6 D: L2 O7 l
+ I; B4 e1 z1 e. ]
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。
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4.1、输入特性：8 w1 `8 W; u5 e9 t3 U( y. H/ S
+ e$ x6 [; A4 D3 R
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。
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7 H* w5 `: F5 l# X1 n表1待机功耗
0 @0 I$ S) p. |9 \7 c0 G% L5 G |# {. \3 P
表2 输出100%负载下的输入特性
$ k' j2 o4 Q8 O. t$ v+ u; {( x; l8 ~
x- G2 Y2 g+ n, I; X表3效率测试（PCB 端）9 |9 _8 G5 J w# l+ P$ i
* [9 u {; z- B/ y$ U
表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
6 ^( a) _( \9 \, b4 D4 K6 P- F! _! T8 k4 p0 _/ [' K& D
表5能效等级评估（线端）6 k( S! P( @* I2 M
6 K! `1 _" X) J5 ?
4.2、输出特性：5 \0 t0 }$ Y) N9 Q
9 }, n0 e( \- R0 B- s( g3 g" _4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）- i! B" [+ H) J$ @
% Y8 f( H$ S% }6 b4.2.2、输出电压纹波：6 U! V r% [9 s: F
1 p8 p O. _( p( X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。2 l7 Z' y6 m6 m& Z9 c% W1 B5 v
4 E: X2 W: v* T6 ]- J
R&N @ AC100V/60Hz,No Load
/ H$ I8 H# D; D' q9 f3 [9 b# Y1 @' X; a
R&N @ AC100V/60Hz,100% Load 0 K+ R7 z/ v+ f2 W# B7 n) r
R&N @ AC264V/60Hz,No Load # T9 ]" S" o. C
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
# k# T( X8 T6 q4.3、保护功能：
' _4 P8 L) G3 Q. m6 g
5 Y+ o- ?4 E" W9 B2 `0 s以下涉及过流保护、短路保护的测试。# P: o; \( h6 \7 {; N
5 Y/ e8 ]1 d. h% ~' v2 B4.3.1、过流保护：. W- a& {8 \3 t1 P" J0 v' d+ G
& X0 Y r; Q# o% I" t' R3 f
4.3.2、短路保护：1 V" V, l# C: r( W' E- z) h% Y+ m
+ u3 M6 L9 T% Q9 U% I d功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。; {. t) h t2 F% x& b
5 D1 ]5 n5 u# s6 m0 z9 W/ W
4.4、系统温升测试
5 E8 Q3 D# N! e- K
4 `* U& ?# L, M* J v( g' }! @9 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。
2 m P: M% Y' M1 O( H- K/ u% F( U( J8 l! e, E5 ]! a
测试样机及配套外壳 / z5 \5 |( N: e% H8 O ^" J% A
?* y2 R- I. G' c% i, o# D0 ]
4.5、动态测试：* Q# S* H4 q; T5 d5 Y7 v8 V
/ q. t# r9 [/ [6 ~2 s u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。 Q x% _# H5 x* [
4 g& O6 W$ F$ S5 k# s+ K
AC100V 5ms
; Y. p4 o4 \3 J
AC100V 10ms
6 F7 J) u: D E0 w+ X
AC240V 5ms ; m9 f% v9 ?5 i
AC240V 10ms : C, b( Q% _, }6 p
4.6、系统延时时间测试：
" t$ X% }8 W, v" H/ P3 d* k, }; r* j7 ]1 w0 i8 d! S
& k* w c; y$ [
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
9 o% ]; v5 ?; ]4 |1 l
TON_DELAY @ AC240V，100% Load * f3 b6 B, E3 g I+ M) [' U# x
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
' T f; q3 G7 c3 o* ~! L( o' d: L
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
, v& t; w1 i7 i8 u4.7、其它重要波形测试：
/ w/ i% m9 u& f9 }6 @$ U8 [) K
& f. F/ x, o$ FDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
/ [. x0 P: T o+ l6 v2 S3 D/ b3 F; b8 s, s/ T
AC90/60Hz，100% load $ P: l, m9 e: q
AC115/60Hz，100% load
! H$ [+ x( J4 N1 T2 \% Z1 @
AC230/50Hz，100% Load
9 [: ^7 x; x! R
AC264/50Hz，100% load
! Q0 {1 L3 O4 X K, ]! j" |# L其他波形测试
- w1 ]5 d. _5 B4 n- v
j0 w5 b' h! N7 ]" s
AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力
1 E. O# l5 v2 U- m/ R4 m% u
AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力
$ c6 R- X' t4 R5 f7 r# \0 A( d05、EMI评估测试
+ N+ c" m* x# s7 Y7 M: f, e- a) H) t3 h: [
测试条件：
; B9 E" Y. u: B输入：AC115V/230V/50Hz；" K" v2 r0 p) _6 i/ m$ O
输出负载：使用大功率电阻；
3 e1 H* {. n, {, t3 |3 W h限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
( k! R8 a) i7 N; r2 z! ?0 H
AC115V/50Hz传导L相
3 e4 e: H7 O" a* ]% J) x& W
AC115V/50Hz传导N相
8 M6 ^& b/ Q( d; E- t+ n6 @
AC230V/50Hz传导L相
& F% r: X% B, J5 i; e1 g, |
AC230V/50Hz传导N相
4 g" x) ~7 N5 {3 ?
AC115V/50Hz辐射测试 - E, @* N" S7 H3 T3 v
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