本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
3 [9 N5 B% O% d' ?
) d R' y3 t( C y& P- L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？
& a: T' N( c- V$ |
2 |4 T8 M* ~2 \1、样机介绍$ z4 Q& ]3 R f2 p
* z, x9 Y% b1 l2 b8 _6 M/ f3 J) k7 b
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。
* o" {0 J/ i0 b* J" Q( x0 e W) ` q1 J- `0 d! c+ r+ m! D2 d
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图 5 X' v |+ D ]
CR5216SG7 t8 k" Q% j, Q0 ~# Y, i
4 Y8 o" k: R( N" L( D8 ]
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。
: ?, W) H& U5 ?' ?) o0 w6 M9 V& ?# h/ C4 E# g
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。
. v% r3 D! K7 s3 c3 c+ v+ b$ d8 P) Y- P( m
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。" [' t) S, h% B
: x% @+ L& s ^0 \( a5 R
芯片特性
7 z3 Q$ a( {3 \5 ]& K8 A" p/ [
6 H% B& z' K; r; c; Z% O* I● 低启动电流1 A7 t2 o) y9 @5 }8 |6 w
( [' s! M4 L; {. p' B● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%
" I: y5 s$ {% ~; ^8 X
+ I6 Y8 q3 _1 W' k- q● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
& I1 R; U6 Q/ {% @ _* L0 ^% L
6 _6 t9 |1 Z y/ r# U" w● 动态负载响应功能5 h& ]9 r6 R. s M" h0 N5 }2 S
% J. @$ s) X: |1 J5 {0 }( ~
● 可编程CC/CV模式控制7 b" Z; {# A! Z6 P' k; q2 ]# E
H1 [$ \5 h# v4 ?) g1 x+ M
● 高能效QR控制模式
; Q4 Z: Z T S8 ?
- \. j( ^9 @9 M* G● 内置初级电感量偏差补偿功能 w" @! T. r# S. k, _+ G
" j! V3 w- X0 P6 |) T
● 内置输出线电压补偿功功能
- U" X% p$ s. v( q9 A( P/ R" X4 i* G: ~
● 内置全电压功率自适应补偿功能: e- s5 G( \4 }- e4 V
. m' q# }* v6 l* [, O- X' X
● 无音频噪音控制技术
, Q K+ O; ~$ n9 w8 H3 `( c' J& g% n
● VDD端过压、欠压保护功能5 }2 U5 j5 S$ W3 _4 N
[1 q+ H9 {: | h● VDD端钳位电路
8 C) e3 ~5 z4 S& G3 D& N
% }9 e: Z# D x( @5 p● 内置输出过压保护功能" w4 Y2 V7 T* i" p
' j" b" t8 R- Z0 C# h6 R● 内置FB开路、短路保护功能( o @" Y& w9 G0 r0 Z+ [( ?& u" Z+ `
! `' X( Y4 m* @5 t- \2 E( L
● 内置输出二极管开路、短路保护功能8 G2 {% {. |/ U
5 j- X) t: s' L: f& v● 内置前沿消隐电路
2 S8 z" N$ d* p7 w e0 d, y8 e4 M: N% {4 _4 @1 ^
● 逐周期电流限制2 T7 D: Q) I% W" k/ a
) ?; u, |8 K8 h: G) G+ }5 q
● 过载保护功能
( a4 |2 {. H& p# [3 Q3 S7 |1 A" @1 f7 f
● 过温保护功能/ n5 z& q8 }: R4 Y, s! G
% U6 G- W4 F' D( T4 Q9 I$ T6 N: F8 Y
● SOP-8L绿色封装
; a! N* ~, |& J! _# @' D t7 N& f$ |# z5 u3 `1 E9 y
基本应用
L1 J+ |3 S, S9 m' |& N6 X4 R: A$ s# D* o, S6 J
● 小功率电源适配器9 J$ e! U- R! {- F& x, v& _
. q& P: C' F" I8 B● 蜂窝电话充电器8 u* |6 r: d6 Z) g, B5 X& u
1 O0 e9 D8 y i: E3 K
● 圣诞灯、LED驱动器7 J8 s' v4 }2 q! f; ] {, X$ {: o
9 [/ h+ B$ G6 K3 }● 替代线性调整器和RCC
! |9 g3 y, `6 U) g/ q9 ]% W# E0 G7 Y; K5 `$ A$ t* \
典型应用
7 O" x7 L. Y! m- T- _; F3 v
. d" f) E; F5 D* V& Z
, ]* I+ J8 X1 a8 k$ S9 c5 y管脚排列
( b; N) Z8 L7 u" l' m$ Z* g管脚描述/ m3 R9 r, }; M) s
; p: w5 F. Q0 H, D* D
: P; E$ }# W* b# D. _0 d9 s7 I: g% N( x
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。
% b( C# Q1 Z J3 a6 ?6 w+ d( `4 G
# [9 F6 E1 f4 \7 a$ k: P- N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。1 K1 B/ Q8 w# H6 b
1 n7 ~8 ]+ `4 U! Q2 y* W. p: i6 B
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。$ Z( [! t5 o7 ~. a9 o8 E! V
& q7 |# g, R) @, @& x/ ?/ g2、样机特性) e. G/ p1 k& d' x
; ]( [/ @% w6 s+ d" Z/ i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。9 e# h$ X( _* _
( ?' ]8 n \: A3 g) \% I2.1、输入特性：
' W" t+ Q6 n" j$ H) m( `7 G! V
" M! P- e1 [9 J# O) ]# d
2.2、输出特性(Line END)：
% ?& k( e2 D. _- J- E7 d k
% R! w0 ]2 S/ b
2.3、整机参数：
7 @4 F0 E1 C0 C. R! k* \! E
8 d" p7 _. W2 w- M v" \* S' f" N, {2.4、保护功能测试：% h2 E; s5 U$ W; ^, |, ?
, M; n$ Q& {4 }- D8 w3 }
2.5、工作环境：
3 I, v) p/ B6 f/ J- D; s7 r: J1 z4 n8 `3 m; @6 c3 {0 Z
2.6、测试仪器：
W2 H" f" k7 T1 T/ i) J8 q) t% S
8 @/ F% G9 [7 ?# s- p" A3、样机结构信息
0 M* H7 V' i- k9 ]4 a
; w. {3 w* o }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。
# `- e; m! a* l9 b/ F
$ Z o. B- K" i2 d3.1、电路原理图及BOM：/ I& V2 _' H; \+ C; @. v! k
' `) J- N0 S) l
3.1.1、原理图：
( g+ P' C+ _! Z7 L/ Z- n3 s; q. h8 j2 F6 S* A
6 k( s5 r, Y% |. q3 N d% @9 I& A( ^
3.1.2、元器件清单：
; `( z( I6 [; m1 ]9 a1 p/ F2 G5 ?4 t" V$ L- z% q
5 d* t) C. ]6 v* j( G3.1.3、PCB布线：
6 v% o$ K4 H4 J% U) z- ~ Z) w9 `2 r G8 C
PCB顶层布局
% l: e% a* b9 Y! y
PCB底层走线 , o8 L1 D9 r. @; \0 G
3.2、变压器绕制工艺：6 H# v" o6 @2 f
$ q. y) {. D1 K2 | A
3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
( O3 _- w; L- J" W* ?; ?! j* Z. H8 j* E" a
; A0 W, s- r4 l% B6 h4 r3 ]: w3 K# c% O) x
3.2.2、规格参数：
2 f) F) n( @+ l! g* }, K' u4 p. l' t' N
1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；& Y) Y+ Z d% u! d4 f4 M# \( j: f
2）材质：TDK PC40或同等材质；0 e3 z4 F/ W+ n3 k- b
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；! a7 ~% o$ Z5 D
4）N3：三层绝缘线；
7 m+ E8 h4 A4 _1 u5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；& E3 R4 T, L6 H$ r9 b% D. X
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
3 Q$ z3 U' f# P7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)
3 W2 u/ _; Z2 F) O3 e8 F& w8）耐压测试=3KV 5mA 1Min; n E3 j% M( V
9）成品要求:浸凡立水7 q2 x. p- I+ \0 J8 |+ H" R
, Q* |& M" ?# n" ^+ q3.2.3、变压器参数：
v: _$ v+ a+ R5 _. Y
+ e* M) }" _8 [/ ~9 g) F" a* N a, U) _. y
4、性能测评
' f) S7 U+ Y9 X# ~9 @& W
) J+ f( u7 A$ h5 b7 K# C2 T$ ?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。
" }: u7 l% w! V; i; l! \ i6 c9 @7 A ^' y# ^* V) c2 U( x' V
4.1、输入特性：
% w4 ~& W4 x$ m6 {
! ~8 _# k+ ~6 r% R4 G( a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。' {3 |- F* O1 y
: O1 `3 e! g3 Z2 W E+ w表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)9 s8 m. z9 a( d# ^" o( _& _5 [. b
: m$ o3 g& s) E: Y8 F
- F& s% j3 W7 a2 D. |7 }- z
表2、输出100%负载下的输入特性; U6 J/ t; t& W/ J% D+ t% Z( j
: }* q* q& N' U+ { s- T: m
表3、效率测试（PCB END）
7 |* L# F, V8 _7 x( y" }3 h; r8 C9 c- z2 w& ^) r
表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）
, A# c$ a& B" C: U
. P( Z8 I& I7 b* |2 Z4.2、输出特性：
: K9 F) h! p2 f3 z" B8 S9 O
, x! r) l0 b/ e& y, Z- e0 J4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
" i7 W! V3 ^* Q- @: g- }
: \: O( B7 D( `# J. z4.2.2、输出电压纹波：
5 x& X/ ]1 i5 \/ w
7 [4 {2 ]% l' B* C% M, S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+ ]& \, \9 P+ b; |! n4 j2 H9 ^
9 f9 C# B& c0 o! O6 V, z$ O
( @! w& S; u/ j
R&N @ AC90V/60Hz,No Load ; X6 u3 D8 Z# |: E
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 5 z. _ Y. u( Y, ~% t0 [+ L
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
7 D, ?( t5 j, a; i
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load 9 R2 L" Y! Q( `. X
4.2.3、输出恒流特性：
5 f! z1 v P' n. C- B5 B! o; R; ] C% i0 ?% g! G& N/ Y
8 n1 U' r: j' y5 v4.3、保护功能：: U5 z0 b3 d3 j, @5 h8 f
2 d5 s) |7 W# w- C
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' B$ e; d* i$ b! C) E* _: h
- S e! C, K! ]4.3.1、过流保护：# l1 F- D0 t& |6 o% ?0 W9 i# d. j
% J1 }. g, j1 J/ L4.3.2、短路保护：7 i# x! N3 y2 z5 r6 n
3 B& i( w# O9 Y4 n9 k9 o
4.4、动态测试：# v. U" |5 c7 A# Y
4 N0 `5 l1 C: j/ h. b+ S7 e
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。
# b6 z8 a8 w/ A9 _ v1 J) y' M7 C+ [, f7 @# a7 x
" x7 N3 [& ?" c% u0 |
AC90V @ 5ms 7 L9 Z6 ~8 ^% p" l: a
AC90V @ 10ms 1 s- l5 N8 B+ {
AC264V @ 5ms
: f$ e( N# ^* z3 Z
AC264V @ 10ms
; E9 z4 V" Y. T3 c4.5、系统延时时间测试：& ^4 R, B0 y! C& _0 B' ~. f1 h
. I! a2 d! H! \- [; b/ Q$ N注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。' V0 E4 M% [$ C' Z. m3 h% E: b
. C, M$ [9 m! u- J
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
7 f! N& ] W h- E ]$ J( m
TON_DELAY @ AC240V，100% Load , b5 ~/ x7 a+ H2 R7 M }2 V+ M
THOLD_UP @ AC100V，100% Load E- ^$ l. l# X9 P) M- A
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
- z# U' h7 i) _0 c# y/ A
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load ( c/ A" }; X' C8 ?5 V
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load ; S$ R- T' m4 H0 A
4.6、其它重要波形测试：
+ Z9 `+ D# h. y5 k H
' v0 u2 q2 e& F2 M9 C/ R注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
/ G! ?( s4 H0 V4 y f; f' Q) m& F0 H+ C8 K# w( {! e( x4 K
AC90/60Hz，100% Load
4 v! A8 \2 W' ~
AC115/60Hz，100% load
+ o, Z5 k) E7 w& h1 z4 z
AC230/50Hz，100% Load
$ t5 H8 ~6 Y0 L/ W+ W
AC264/50Hz，100% load + N6 t1 O+ I6 H: k" j, l8 h; E! i
AC264/50Hz，Output Short : L7 o2 D( K) X% [- v
AC264/50Hz 输出肖特基电压
8 q7 I i: E8 H# M; A2 w$ S4.7、系统温升测试% C' g" {$ y' ~* ^( }( _3 ~
4 I6 Q7 r0 Y8 e. M6 ?/ x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。( N* N! M: a+ M8 J
& N% h8 f. l- N- N8 ~- }& R* H
测试样机及配套外壳
: \0 s+ w) j! J. O温升测试：(℃)5 j- f. [/ q3 H
% ^0 a4 N" E2 e3 w( y& E
1 W" s+ X: `5 X) u) P" I
5、EMI 评估测试
K6 Z/ ]- L, [% F) }( N8 a. l4 L8 Q P. T* u( @& {
测试条件：
; {8 ?- k: I2 H+ D% r4 t; @3 U4 `' k3 A2 @8 I) a
输入：AC230V/50Hz；. X% ^8 O7 U7 {$ E
输出负载：12Ω/50W；& u- g$ y2 C e- J
限值标准参考：EN55013、EN55022B。$ |- c* J: L3 k" R- s \+ Q
: t9 O) D$ q* p% }7 S, _' z' ~( n
AC230V/50Hz 传导L 相 % ?: e! y, i" ]+ s
AC230V/50Hz 传导N 相
) e2 N( t( ~: o% o4 |
AC230V/50Hz 辐射测试 : E3 a9 h+ o- `
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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