本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
0 {9 _" E6 e7 ?9 n7 w6 {2 b+ K# |9 W; O$ L, u' a2 ?
在上一篇文章中，主要介绍了基于思睿达主推的CR5215SG+CR40V20RSA 12W充电器方案。接下来，我们将介绍下12W电源适配器方案，该方案是一款基于思睿达主推的CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。那么，它又有哪些特点呢？; @; u! R0 P8 z* j. p
( B0 O2 g- Z! s/ V+ \' z3 q3 N: |1、样机介绍
0 ?4 z0 i) M) y" V
) g5 I% n! k1 @该测试报告基于宽输入电压范围的输出为功率12W恒压输出的适配器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5216SG。
- u, |- ~5 F* G! ?9 |' R) m2 g C0 A; N) U4 s: ]
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图 5 b, H/ S- q' j$ u$ |% h
CR5216SG
# x" }9 V: L9 H) x. b& V1 t+ V: N( @, e; h$ w j( F6 e! v, J+ M
CR5216SG是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构，因此在应用时无需TL431和光耦。芯片内置恒流/恒压两种控制方式。" X3 e# J$ @! X
: f& t; P' m: Y+ X6 O4 Y
在恒流控制时，最大输出电流和输出功率可以通过CS引脚的限流电阻RCS设定。在恒压控制时，内置恒压采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯 片的高性能和高精度。此外，内置线损补偿电路保证了从空载到满载条件下输出电 压精度。芯片还具有极低的静态工作电流， 芯片待机功耗低于75mW。$ b* L7 j/ P+ p# M0 U+ W- [: [& K: C
9 @7 n7 c8 R& V2 ?
CR5216SG针对各种情况设计了一系列完善的保护措施，包括逐周期峰值电流限 制、VDD 过压保护、FB 开路保护、输出 短路保护、前沿消隐、过温保护、电源钳 位和欠压锁定功能。在FB上拉电阻开路，FB下拉电阻短路，输出二极管开路或者短 路，变压器绕组短路，CS 引脚电阻开路等故障条件下都能有效保护，使得芯片具有更高的可靠性。) Q3 u6 P/ u; c T! c
& Q9 q3 \/ Y& U6 f" ~* w芯片特性0 Q3 E. p) g+ V9 p9 t
4 ~5 I9 E1 P& L; D9 C! C8 _2 i● 低启动电流/ s$ ?. d6 D ]% R( T. u* I0 x8 G
4 {! t7 i# ^+ Y" ^4 T● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%
( _9 D0 l% o9 T2 C' [5 J
+ k# ]$ t! R* r% v: E● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
0 l. L8 w. K6 o2 V9 D% k/ Z* N& j
* y! c6 w) e) ^7 Y● 动态负载响应功能
4 c# h! O; r! S: L$ u& E% ~6 ^8 z3 l/ Z; m6 D! T7 U) _- \
● 可编程CC/CV模式控制( m$ j, q5 J8 J
. V3 H' g# i1 `( }● 高能效QR控制模式
6 d7 l' I( s/ O" M0 b% C# B/ Z5 x4 y: X6 }$ P! o" f
● 内置初级电感量偏差补偿功能, P, z/ }* H2 l
0 G( |5 g+ f; S
● 内置输出线电压补偿功功能
& ~7 H: ~4 k: _ X. d5 h+ ~ @: T0 ]7 B* o! ~4 D. d
● 内置全电压功率自适应补偿功能
. ^. E, [+ ?' C g& I- z% v
& n0 V3 q. l6 G5 x% h) w6 e3 G● 无音频噪音控制技术
6 d% ~3 p' c) e9 D! k' F/ z) R- f K1 B. x9 Q% N' S
● VDD端过压、欠压保护功能4 q0 W/ \! ~9 c# O: z! u+ d) m
) t. G) W9 r% x) ?3 Y6 L2 |
● VDD端钳位电路
. y5 ?+ S, t. d4 v, m! e0 I1 |
# {3 d1 _& Z. a: ]5 {● 内置输出过压保护功能
8 r0 ^+ I+ I6 d8 w) ]2 j4 j5 N4 A; s1 d9 S
● 内置FB开路、短路保护功能- y3 \1 m8 J. R% p$ T
' E# { z# M7 ~; |3 h● 内置输出二极管开路、短路保护功能
8 D [, {' h6 O7 x: Y9 N7 R6 l) h5 t5 J1 A$ F
● 内置前沿消隐电路- L. x* ~2 G {- r: Y2 J5 ~1 L/ W
- D: s+ D) @+ e+ `● 逐周期电流限制; I8 E4 Z/ N5 L" m8 O0 \# F
& l X& y( a$ [: u+ A, J$ v, L. D
● 过载保护功能: s$ x8 v! c5 ?/ T) Q
' M) i/ T8 o& D
● 过温保护功能
3 a5 b2 S3 q4 r/ o7 ]9 B: ^
/ U! H+ T# B8 N6 E● SOP-8L绿色封装! F( N& a" ~) L) F
: V M w" X5 x L# c( L3 G基本应用
3 V! W2 ]( V$ B+ J/ c) p4 h; c( r7 k1 `- E7 j8 L
● 小功率电源适配器
: m/ k$ ?- g) j
0 R. b/ H+ I, r8 ]● 蜂窝电话充电器& v/ L5 A5 s( g/ Z5 U- N
* i6 h; }7 w" a( N( ]● 圣诞灯、LED驱动器
# E7 U k+ g* p( I
R4 b" E. I4 w# N! O: z2 q● 替代线性调整器和RCC
$ e) a; c/ \' N3 u/ t
; x- J0 F2 e& K+ v$ r典型应用- e% Y3 _% L* A1 j
, w+ F/ H& z- C1 V# ?8 |) d# ?- \
管脚排列
7 A3 o. c/ P, M8 }' V( q管脚描述- a7 O1 k1 N* p+ N" \% y3 Q. @' H$ u
4 Q- r2 u4 l( K5 Z- h f+ a1 w; a c6 {# g( S
! Q" ]5 W: h: W! D- V, V该样机是一款基于CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC230V样机待机功耗<43mW；典型输入电压时平均效率>84.3%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CV输出精度。# @$ P4 C2 E+ `6 n3 R& D) E0 A
" ]; T* `! I w& I/ q样机尺寸：长宽高54*35*20mm，样机具有“软启动、OCP、SCP、OVP、FB开路/短路保护、OTP自动恢复、输出二极管开路/短路保护功能”等多种保护功能。
. a* I0 A5 R0 s% B8 V4 v" d w; I0 C, U( ?5 H
样机的变压器，采用了EE16加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
# _! C4 a& ?- F# l }% b5 X; g2 W( U1 F! g
2、样机特性" E7 x1 y E+ l4 p g
1 g' I, T1 c( M2 {1 x; T8 }! p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 f$ y; P2 g, F& G4 X( V' F4 q" t0 M
2.1、输入特性：
* O& M( _2 j; R* X7 |( v& M
, a# H5 Q9 V( F! H) b6 q! `- W) G2.2、输出特性(Line END)：
! D/ |! O1 q) t- F) [
2 k) M7 |) g/ G8 c5 @- s2.3、整机参数：
1 P7 L0 t0 a C, Q- y7 f' X- m' T
6 K: B5 {8 Z5 N3 v. f8 L2.4、保护功能测试：
; ]8 ~; h$ e; K% N- f( S; w! `& V( ~$ k- ?2 r w
2.5、工作环境：' I) T: r+ | Z, s1 z$ x1 y# \' |
( `# `0 _8 l* o2.6、测试仪器：
1 y7 S6 s2 z' t1 ]1 }) t
& }! ^$ N8 I6 P$ d/ M3、样机结构信息* u- |# M1 v- x# b
% k+ L# A, J) i) B% \
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。; Y8 w) f/ m. k7 T
7 |4 A. J% ?5 j* t4 k h/ w7 Y3.1、电路原理图及BOM：& t5 S z: m, O. z' ~8 q8 e E* q: t
/ z; _- J+ e# e3 A* }2 y3.1.1、原理图：
. L* C: Q1 ~. n7 [
/ y- m- H- n- [6 ~6 r
; s1 f' U+ p2 r# t5 d3.1.2、元器件清单：
0 a8 G6 d: J+ J
! x" I# v1 j' ^8 S6 A. u$ d+ k. j, B {, \4 _
3.1.3、PCB布线：
5 {3 U* e0 C& }. \) T% u! e" K/ S0 n; M+ u1 \7 Z3 }
PCB顶层布局 0 m4 Z0 D7 R: ?2 p: [) l
PCB底层走线
* t9 h! d6 d; W: A5 b3.2、变压器绕制工艺：
. Y4 R& X' b {# J; A4 J" z: L
3 R+ K5 v: T& q2 U1 o7 {3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
+ f8 [' x0 ^7 `' G1 l2 W' F) p5 O
1 U0 H4 J$ N$ D- P) ~% j" J! G8 a7 I2 p& i+ n" ]
3.2.2、规格参数：7 o2 L) y9 k4 v3 ~; s
5 u5 {' _( J1 r: u) C# p
1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
( Q, |& ]4 @* B7 r' w2）材质：TDK PC40或同等材质；
; J& G6 c$ [5 A' R3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；+ i/ {/ ?% l: Y1 L \( k% Q9 P
4）N3：三层绝缘线；
s* J' ~1 \( b( X' G' Z5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；2 A* C+ f U2 G8 |3 Y
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
8 J) [$ K8 Z0 `% K+ T0 P/ _7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)
6 {8 f! T2 S* {8）耐压测试=3KV 5mA 1Min) K2 B, h* q5 H4 V. k8 u+ s' X% f
9）成品要求:浸凡立水
0 ?* r; P2 u" l6 `* k6 P( ?
& F+ F0 V% Z8 A: b( |7 x2 e3.2.3、变压器参数：
! @+ A8 b3 Q& ~% d: u
- c* i: c+ ]* l
$ `7 b% ?7 d( R$ [ j/ M) |4、性能测评9 z& E2 ?7 h( w2 P
# g* M/ y" F% m8 U1 e* N' i
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。
" j6 S6 X& \( {% [/ _- F9 u0 m$ @ w2 `" O$ u8 n
4.1、输入特性：
) Q* w( B- Y) x: B2 M) |
& c1 F+ d! w& c; `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。& {1 O( e% O! c7 A7 ^2 R7 R
9 n. y8 E$ W* S+ Y表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)
+ z( ?& ^2 }$ m+ b( W; |2 g6 B0 ?
E; }* c/ B; b: r
9 t5 f7 I7 W7 q+ M8 f% p2 \表2、输出100%负载下的输入特性
( P" q* l# T" k+ J% X# m& I, T
7 i+ @5 N1 N( p7 D1 v; M表3、效率测试（PCB END）9 T& L5 r. ^6 `% X
0 g1 N9 R( z" f& J+ r b, Z表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）4 c, T3 h' s: g( a6 p
% K) [9 C) i1 x1 j& D
4.2、输出特性：
7 n( L5 |; Y0 n3 ?! r4 B! Z/ y# q2 k% M' j( h: v9 r
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
$ T4 e {; D, b9 ^' X7 ?4 N4 R& T7 J% k$ I% ]
4.2.2、输出电压纹波：# w0 p) F4 k* p
0 a: q* E2 M1 N3 I; H& t' @" m
注：纹波及噪音在线端测试，同时PCB端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。
: B, m$ k0 ?$ i, u/ C) z) p* k4 ~
, ?3 t; H, g1 P
+ b7 t4 K5 s6 k* ?+ r
R&N @ AC90V/60Hz,No Load H0 a. _% D: [
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
/ T) M& W9 b0 M7 u3 n
R&N @ AC264V/50Hz,No Load 5 N6 @1 D9 Z3 z% [9 @8 q
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load 2 z: V" `6 m' G" r5 |
4.2.3、输出恒流特性：
) w8 x \3 w' z6 V2 O) S0 \, O. {* W2 X& {
' Z/ P' `8 ~: v5 Q$ ]0 N4 `$ `
4.3、保护功能：: g7 G. q/ j& ^! R
+ Z* y0 k h: ~0 G8 x
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
+ x# H! e4 r, g' C5 f& Y7 a* |* ]; {4 l1 \ \/ x
4.3.1、过流保护：
+ t l( X3 m7 n( z2 u U7 O
1 k+ f& Z* _% ]' Q; |; A4.3.2、短路保护：" `& s! h8 J9 a6 i
9 S5 s8 t$ ?5 Y" F/ Y( J5 t
4.4、动态测试：% A/ ^7 d6 Q1 t4 O/ y
. v: g- o; @0 }, g2 G注：输出动态负载电流设置为1A持续5/10ms，然后为0A持续5/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/us。
# B$ v1 u' i H; E* h5 n4 h! {2 P) ?0 g! x5 s4 `
/ }/ A3 B5 Q: D6 H- h/ \
AC90V @ 5ms
3 m( P' r6 R8 d: q0 @/ c" W
AC90V @ 10ms
9 a6 Z. m! k6 W; l$ t* H
AC264V @ 5ms + l7 V% @9 w5 ?8 G, M3 N. S' }6 n
AC264V @ 10ms 5 ` Q4 ~/ B& l: \0 }1 l
4.5、系统延时时间测试：% `! _* ~& {7 x* U. |: P
: e- ~* @, N r c6 x3 y! b( [: n
注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。9 v2 p* q' u4 G3 f4 o: \4 V! `
/ A Z7 b- Z$ h8 l+ n
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
# a" |/ P' P, W4 S* K
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 9 D" u! E0 {! g$ G2 I7 Q% O
THOLD_UP @ AC100V，100% Load $ B1 E$ E) y1 [2 H+ j! V0 E
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
& C* p8 G2 b6 H. F; z
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load
7 n, u3 s6 W- q# @* \' o
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load
) W$ T( x$ G Z4.6、其它重要波形测试：: z$ b) p7 l5 L
' F b1 ]5 F: ^/ F, ^% M/ G3 [注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
! @2 Y* |6 }6 N' K: l: P) `* I6 M& c# a' Z/ S3 q( \+ b
AC90/60Hz，100% Load
4 v4 O; D8 U& {
AC115/60Hz，100% load
5 b4 o5 O! v; T9 F( x
AC230/50Hz，100% Load 9 y0 {( `8 ^2 `' P
AC264/50Hz，100% load
: F+ P2 u/ i: _8 S" ~ J
AC264/50Hz，Output Short ) F( i' h! l, i, m
AC264/50Hz 输出肖特基电压
4 B' @# l/ {3 _1 ` P* m! o9 c- z- e% n4.7、系统温升测试
3 H' P2 l+ ~' m. U7 ?0 J/ P; { o7 c, r
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1A。3 E) p) U3 p/ M/ a4 @% G. L2 _
( }2 r; d* E+ @0 b1 ~: d
测试样机及配套外壳
3 c3 L* ^8 E/ L9 t温升测试：(℃)
5 A7 M# H# D! F# z" u5 W+ l
f& F8 n6 E5 j8 @6 Z
* j& |5 N J* P+ m; V5、EMI 评估测试
6 B5 g$ F1 K1 G% n; V f/ |9 a8 \) t9 i, H
测试条件：& ~7 A- a6 a2 V K0 p! x
; m, B' Q& N6 C( J
输入：AC230V/50Hz；
: c3 V" R W+ Q9 i. T. e输出负载：12Ω/50W；& `: W. _& w& K1 r0 E9 u1 m
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
Y& A: {, o: Z% D' A/ Z# l& V0 Y* O9 r
AC230V/50Hz 传导L 相
+ e, v- E- k/ w, U! E& }0 ]; c* n5 D4 A! B
AC230V/50Hz 传导N 相 8 v# L |' {: f0 C% P' n: Q% ?
AC230V/50Hz 辐射测试
2 H! Z0 Z8 F/ r( Y |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-7-21 11:36:05
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡