本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-6-30 14:29 编辑
9 u- l! [; ^, o1 i
4 c/ m+ }/ `! h" L8 C在上一篇文章中,我们介绍了基于公司主推的CR6347_5V1.5A充电器解决方案。接下来,我们给大家带来的是本公司24W电源适配器方案,它的控制IC采用了公司主推的CR5259。该方案平均效率>87.0%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准。就让小编带着大家一起来看看吧!3 F! u+ |* E+ F2 y9 t+ K) J
! s8 w6 a; G3 B" z9 u \01、样机介绍6 N# `8 e. l0 t! C6 I. P- a
% Q, z, D5 N- V m
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24W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了本公司主推的CR5259。* q+ P" o2 c. S
6 w* a0 s. A+ O) ]
CR5259_12V2A 工程样机示意图 % S- S" ~8 j' ~9 H) Z. P* }
CR52590 Z g; l- D% {+ }* L
5 M |7 Q3 P6 N( }& JCR5259是一款采用内置高压功率MOSFET,具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器,适用于待机功耗<75mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5259在重载或中等负载时,工作在PWM模式,频率为65kHz。当负载逐渐减小时,振荡器的工作频率逐渐降低,最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时,电路采用间歇模式,有效的降低了待机功耗。
6 x7 ?' U; B5 G+ ]' V- F9 l5 E5 y+ b. A* J; G
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。CR5259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),CS 引脚悬空保护,GATE 端箝位,前沿消隐等。
) S! |3 ^3 q$ D+ a4 L$ ?/ G% I0 u: W6 n1 q
芯片特性* P1 s& _) x# P- ~6 H# ?8 x0 m
; x" b- Y' B, M5 k! K F
● CR5259 是采用内置650V 高压功率MOSFET,反激式PWM 功率开关;) F8 D5 A; P* `8 z- R2 }+ H
● 内置软启动,减小MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;# a- T0 b Y* _' e L$ J% n' G, Y
● 65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的EMI 特性;* @! x8 S0 j$ G' U2 _$ l% F
● 全电压输入范围,待机功耗:< 75mW;
( {: E1 r! y8 z J F* l+ a, i; x● 输出接20AWG 1.5 米,四点平均效率:>87.0%,满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
3 f: u6 `! H' T& P- }# s● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能;0 I1 b1 z* e3 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。8 z2 h( s2 e3 v1 l5 l( K: n
% s; g6 z( x, v4 D
基本应用2 s f: j. G) u" ^
% {/ E4 W. N8 R/ J% M0 _$ I● 电源适配器
1 A% T; E3 V1 J6 a ?" \; l: m● 开放式电源8 I* Q! o2 j& \: k" p1 p4 Q
● 数码相机和摄像机电源8 t D3 C5 y/ _7 Y Z
● 电脑和服务器辅助电源
( D6 m' L! Y/ q# J: g7 v● 机顶盒电源
" L( j8 P1 G7 D) x# D4 }# T/ @● 掌上电脑电源
6 ~* G( {. G1 O n7 a' p/ M. I3 t& W! J0 e6 M2 S
引脚分布
; c1 f4 R1 Q$ s& P
7 C# Q1 f* N/ ^ 2 J& Q3 r% F) Q4 i& k
典型功率% F1 N' O( Q3 ^- P M: j
{# L% X" y" N
0 s: K: M `+ P7 G1、应用实际最大功率必须保证足够的DRAIN 散热面积,测试条件40℃环境温度。
! m' R/ |. R$ H
7 |* s8 T J& Q9 E" U3 f引脚描述
& H4 {$ K! @2 U: n; {& G
7 k4 V7 ~. t, @9 @# p8 {4 x0 ], h, u( n; `0 V7 I4 _5 b
9 E- ~. U' `: h" `
典型应用
/ W, g! J, d3 L8 m* [
1 G& k4 C& B F% h9 I) V; T* ^6 o4 U/ b7 u: H4 t. k$ }' J
该样机大小73.8mm×36.8mm,AC264V输入待机功耗<75mW,平均效率>87.0%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准;具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能;由振荡电路产生的频率抖动,可以改善EMI特性。
2 \! V3 q b) T- T& j7 \7 l& V, ~& S
样机的变压器,采用了EE22加宽磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。 M* V( D8 b! Q; F" m4 M
5 F. @- F$ x6 l
02、样机特性3 M# U' { c. |
8 d! S; B8 j4 c4 a( d
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。, f) b& C$ k' ?; H7 Z
1 [, z' S" u, B
2.1、输入特性:1 v% f: v5 ~, h0 F& @7 l. e
) D' [1 ]3 t0 Y& k
2.2、输出特性:1 Y# I5 l6 V% q3 O9 H+ F, i, I
' v8 y8 ]7 S" s; @, S
2.3、整机参数:
) l2 a3 F6 E! x! ~% G4 @# i! `7 Z, e, \! m/ i% T1 u- X3 G8 W
2.4、保护功能测试:
& z3 ?3 P" l5 Q' {$ K! J+ O+ }% m! U2 E7 {6 }0 v% U- s
2.5、工作环境:
, X: h0 G8 r: x1 B4 R6 U( M: \3 d- E. C" |% e6 V0 }
2.6、测试仪器
7 w( w( d9 B4 s* U# ]' s- W+ P* @ j S
03、样机结构信息4 z7 N! M+ F j1 ^: ]
: k: O' z% O5 ~. j, o) L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。: b s2 K1 o# g
0 } n" ~# G+ [7 ?4 l' w
3.1、电路原理图及PCB 版图:
$ X9 z6 e* d7 S; K& l4 ~ E# `5 y
(1)原理图:
* c6 X- h; g* A
- W" ^) Z' }( [& a5 u; {+ c% _. z* S- F, W
(2)PCB 版图:( n1 M3 I7 F' C& O# l9 ~, @
8 M$ }2 O# N+ `; R; w6 T+ U7 K
( b6 ~' r6 r6 o! R) P: l# D& D4 o! I& T% l( n, |- e d
- O" n7 {' _- b7 {3.2、变压器绕制工艺:
/ J1 {. B8 a1 a1 e; X2 V# \8 i
3 m1 E4 q7 N* u& R(1)变压器电性及结构示意图:2 m N5 [4 i: ~( D; w3 H
, G( T# E" V6 q) ?(2)规格参数:4 j3 i' {+ b' y) P' V8 |
I# w: \0 o# E& `* Y: g) I7 H5 O) t1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;% u2 s3 b" G5 D8 q
2)材质:TDK PC40 或同等材质;8 X/ b( ?3 R: J1 o+ D
3)初级、反馈: 2UEW 漆包线
- r1 T B/ _$ ?) B% U4)次级: 三层绝缘线
/ k. p8 }, ?8 \5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质2 {; k$ l/ f+ j9 y6 _* E
6)初级绕组感量Lp:1.8mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);, P9 v1 ]/ \* e% [/ l$ G
7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.25V,10kHz))
+ E, d+ ^2 U6 ~! R8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min) v1 D. X8 O" Q- `6 o8 l" v+ U
9)成品要求:浸凡立水, f1 T- @; Z/ N5 ]
1 c$ B, l* P5 |) n* N3 p(3)、变压器参数:6 V/ y' A, T( A" d1 g, I+ d. a
" ~6 D9 P' ^, V& [) ]* ^8 I8 }3.3、元器件清单:
1 J" } D2 y% B( I1 o8 I. ?1 n4 A$ y
4 s* W% t! x" s3 K& ]$ P( K4 K
04、性能测评
' I- d& ~5 c1 g4 B" A
& o, [) c( W' ^( V7 {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。3 O, J/ Q# P" d9 e2 p
; {9 L; t1 _" P2 i3 C8 w4.1、输入特性:
8 L) y! p6 C6 ~( c1 c
8 A2 X S! {! d0 d本模板经过在不同的输入电压(从90VAC 到264VAC)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。4 }" E+ O" \! k9 z! J
8 g8 K: @/ m) n& ] k% q3 S
表1 、无负载待机功耗(无假负载):. e B# k: r/ }" A* h
& S6 \. x @# @, y0 t, e; G$ M: o' ~
表2、输出带24AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
6 P: D9 k6 k& g7 g3 i& F, F: O3 e
! \4 O5 `5 ^! n1 x表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
# m2 c- `/ V8 b3 m _- F
5 r, f& S# c$ t% L8 a表4、输出板端测试的效率特性:+ \# k0 A8 I9 M! G
; _8 n$ f7 c9 X0 C3 V' z
4.2、输出特性:
2 Z( M. v+ c6 B6 Y/ _3 G8 T% W! |6 I {2 T
注:以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试;' P2 l1 n' G& W1 l4 x ^- n
% _$ H. q3 g( A; k N2 C4.1.2、线性调整率和负载调整率:
1 U* A. b# i9 M) |7 C
{1 m* z8 J1 F ?9 ?: N, Q$ `% \表4 线性调整率和负载调整率:
0 g$ L9 |9 z$ L. F
& i: C$ R" H2 a6 \( f, o4.2.2、输出电压纹波:
! j+ n" f8 R- S) }! ]( G
6 N/ t) E" [0 Z$ F1 g注:纹波及噪音在20AWG/1.5M 线端测得,在此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容,示波器带宽限制为20MHz。
, b; v3 t! n. G0 l! q4 d# u) j& o' x* J1 T( a' l6 ~' F( W/ h
表5 电压纹波测试
2 @3 a* z. X3 m' v, y# i
/ H9 k- l! z; q2 A W9 p纹波噪声波形图:+ ?& _5 N- C6 T& l r- R+ W
1 `. ^0 ]8 E" I7 S: H8 V# [
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load
, V& H3 H0 d" T NFig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
; {* z* o! Y& I1 yFig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load : a6 v$ `: a2 [* M H9 d; k: Y
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
9 q0 `1 ?3 B* k- A) b4.3、保护功能:
6 V. B( K7 F% w6 }% _- i4 [! Y5 E7 B* h# n+ q; ^6 x" \* t% h
以下涉及过流保护、短路保护的测试。& M) O* X$ }$ l, M2 `+ p% }
& `( q4 m' s8 s! f5 m' F: k) L. I5 H
4.3.1、过流保护:9 u' `! u3 t( o" D, R0 W! z# J3 o
2 Y" d3 C2 Z! m9 m. U) ]
4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A" H6 M8 L$ z+ n+ t
( O6 y: I7 r5 T5 N' c/ E4.4 动态测试:0 f2 c$ T; Q0 Q3 k5 t
3 f: u# P8 ~0 d0 _" E2 {0 m
注:输出动态负载电流设置为2A 持续5ms/10ms,然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环,上升/下降设置为1A/uS。
/ k' _& |6 |1 U2 [( `+ v! F& Z3 u$ _! Z$ D; a, x6 _1 w
% {' J6 [+ U! R: {
AC90V @ 5ms # B, R7 h1 c' Z
AC90V @ 10ms ( e/ q0 C9 C4 f6 \
AC264V @ 5ms
+ o" g% Q" V1 kAC264V @ 10ms 9 }% i' h! v1 h9 T7 W7 D/ d
4.5、系统延时时间测试:
9 d# z9 h/ H0 c' U' _9 V' B/ |# J& q. ~2 _* I7 t
注:AC 端(绿色)、VO 输出端(蓝色)波形图。; d ]$ r9 s9 T5 ?( Z% l+ t
[3 X) f6 u' U* [) q* h5 N
0 S9 i) q9 L x2 O: eTON_DELAY @ AC100V,100% Load ; _0 G& E& K! i4 L: j' y
TON_DELAY @ AC240V,100% Load
7 d5 h1 ?& t5 [; b- L% y' F& A/ ^TON_DELAY @ AC100V,100% Load
1 ^ e! D$ t+ M! t" DTON_DELAY @ AC240V,100% Load 7 ?" x/ J, [ x" B, A0 N3 b
VOVER_SHORT @ AC100V,No Load 3 p7 m+ `! V" Y V) e( z. F4 d
VOVER_SHORT @ AC240V,No Load
J4 Y/ L. a9 Z0 |) b1 A) M05、其它重要波形测试
$ Y4 Z" K2 h& ?1 R+ D5 b9 \) X# I: Z9 f' f' K
DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:1 m3 Q1 X/ P0 B% _5 }- q
7 u1 t+ D6 ~* C$ t4 e- ^AC90/60Hz,100% Load # Q/ f7 H1 T* r) y% Z* {
AC115/60Hz,100% load
* H1 T; B& j$ i7 a/ MAC230/50Hz,100% load & c# {+ c# O% A, }
AC264/50Hz,100% load 1 [( @. L* |: b# K
AC115/60Hz,100%load 输出二极管Vds
/ C5 z( f/ d1 W" @9 a9 o" eAC264/50Hz,100%load 输出二极管Vds
3 d4 S) E2 N) A: Q06、温度测试
) R5 b' t' r2 I+ v# q3 F) \, b$ ^; z7 r+ _; \) c* g, y
测试条件:40℃环境下满载测试。
6 e; r# H+ S9 [' X
: Q3 Z- O2 g( e( [$ M! f! {0 [- Y* \ O e6 ^
07、EMI 评估测试
) l# z, z2 u w! D8 _8 E
6 x% P) s; Q) t; }测试条件:
7 n5 C3 v5 D/ D4 x( U
6 ~7 K+ D- n; C输入:230VAC50Hz;输出电流:2A;负载类型:电阻 输出低接大地; C2 k* P1 K' v) O+ d1 x& x
限值标准参考:EN55013、EN55022B
% l, K9 [6 U8 ^5 E. s6 y+ y/ h# \) y+ Z$ B: ~, }
传导L 线测试PK+AV
! g0 H; {, v( E7 a# K) A5 c9 [传导N 线测试PK+AV
+ l. j" b! o9 x* @/ [; E辐射测试PK+AV
) o& y$ E1 j5 n( S3 H输入:110VAC50Hz;输出电流:2A;负载类型:电阻 输出低接大地
/ R0 V/ s" L, W9 [1 ?: O7 [限值标准参考:EN55013、EN55022B
- N i: P7 p; O9 v
+ F& D5 C# U9 e0 t6 p* i0 C- l4 j) y3 E传导L 线测试PK+AV ) O2 A7 @ m+ r b/ Y
传导N 线测试PK+AV
' U* s6 z2 p o2 R5 g3 a辐射测试PK+AV |