本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
4 A0 X( @: O4 a3 ~6 [: U
+ F. d2 x3 @, Q& o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？
# D/ n, |. y. h( E* Q, t6 R B0 R# z0 O
1、样机介绍
% Z: h/ i! _6 R# i$ W0 s* g) u' D* s/ Y r
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。 A7 W" k, U6 |& u% m8 @
6 n- Q5 s# g$ o- g# O
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图 [$ Z( g9 o2 P$ c* }" s5 F
CR5216SG
' j; I% O) ?. v. [+ }0 z( ^# V' m) w
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。; R d, C2 a3 V( A' g) h' q) [
6 r/ R( J9 b _3 J9 C* m: A2 c4 \! }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。
+ W7 H; _$ A- f# C
& S5 }2 f9 t1 n- tCR5216SG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。 { Q4 c l! N& u* I, K( K
- u% C! z: `/ `. i
芯片特性) {4 L6 d& M, X$ @: i
4 [: Q; H# F% h* L2 r● 低启动电流) P8 Z$ ]: m$ F) b6 |5 `; {
2 E: X+ h; Q; q n$ k! N% e- ]
● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%3 Y+ v5 @! ~7 G. B+ w
, G' S) ~' M' h5 h" X8 k● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出* |# v6 H# y" R5 ^
f. B' T$ C5 r! p1 P* `
● 动态负载响应功能
( O" n0 H2 R+ |4 `0 ]% P" {0 W
5 b, d, ?! d% `8 i: J4 N) Z _● 可编程CC/CV模式控制
- H" t. Z! J1 Z9 U% @! R; S: ~: Y& z& J" t+ {8 h
● 高能效QR控制模式
: t# |1 E* v4 y4 K# F) ^* A7 {9 v) z; c0 a9 J" |
● 内置初级电感量偏差补偿功能
8 X& q4 I/ e! ~4 i2 Y
+ p- \* C/ ]( D- @: I● 内置输出线电压补偿功功能
- E) C" y+ ?/ R$ a( ~$ u6 @$ |) {, k F' G/ L5 m
● 内置全电压功率自适应补偿功能
3 t6 a4 y M6 e, v; o/ U: L$ |8 k7 I8 s1 y# i! k3 Q
● 无音频噪音控制技术6 D& f) P& |( P) }2 g) p. W
4 z9 r# h1 m! K9 X● VDD端过压、欠压保护功能
4 H: a# q' p- k6 s; P
* d8 U+ B( W, V6 l3 d% |. R3 d● VDD端钳位电路
# `: u* i$ ?- ~: d- Z! q! ?) ?# V z7 n5 ]7 ]& C9 _ P
● 内置输出过压保护功能! t( R t6 ?$ B4 M8 R
: e' \! r5 N, _" I- Y! U% |● 内置FB开路、短路保护功能
- }* v3 r& p# `+ M0 n6 u) ^* t
; e* ^. s5 t. ~; q$ @● 内置输出二极管开路、短路保护功能( o- |: \ D0 ^- f+ I
3 |7 K; \0 A0 ?, V* D( _& y● 内置前沿消隐电路7 g. { L- M& s0 [, B
1 y* [3 d: V7 t6 z% T3 s; }3 l
● 逐周期电流限制
3 i1 d* v' |9 i: ?2 M) l. J5 ~2 n. n9 V4 T
● 过载保护功能
: T+ z3 S2 G/ D: }: Y- }" C5 Q5 }; U' `
● 过温保护功能
; K7 h+ p6 k/ D1 R7 e* m' G5 ~8 c$ H# I# O( u2 V9 x
● SOP-8L绿色封装2 C( Z" ?6 G3 s* C9 U) H
& U1 T$ r* Q4 s- j基本应用
7 Y6 p+ M- g9 E1 i9 ^4 U
2 C k/ H3 T0 H" L! H" X( b- O● 小功率电源适配器# r- W1 Y* s0 Z
. [/ u' O- @0 a8 b% F9 s, Q* P5 ?● 蜂窝电话充电器7 z6 }0 F [! F! k) M
2 X5 E {& D' C6 ]) r8 W
● 圣诞灯、LED驱动器: \. {- x; s# w, x) h
2 A; |% V( \% G+ {. W9 y● 替代线性调整器和RCC9 _2 _2 h6 z- {5 P% [
9 n- x9 z. g$ j8 }2 P/ v! V典型应用
2 d4 ~9 x2 z6 v9 i& J% f7 l4 T2 h/ f/ M- U1 q( g; N. \ m
' Y* W1 }0 \9 `' T5 ^5 c- Y管脚排列& n3 H) z0 ^1 M
管脚描述0 Z; r O$ j5 r' Q
- ]% v% v8 d8 N1 ]& W; M
3 p7 }( L. P, V9 }& Z
- h$ ^- U: g- _; t+ Y
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。0 z1 S4 u$ H' n$ X7 ]4 W$ {
/ b# t3 K4 t* K" k& ?
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。& {7 m# Z( Y) f2 H5 `2 z
& i8 S1 U# G: n3 Z7 o5 M
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。8 x8 W2 S' t; W/ I4 S
: e- Y) b0 h! P1 Y5 S8 {
2、样机特性
* T, Z1 _" n" ^# S$ T( F) b" y8 U
2 o. r+ @& `& f( {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+ G3 m& I0 N( b: i7 H5 d# H9 h0 ^' g# ^3 l
2.1、输入特性：
$ m: t6 [! Q8 c
9 v/ t7 w+ ~+ _+ N% c2.2、输出特性(Line END)：
2 n- b- g4 Z% f! d
2 [% s7 s9 E# _# n! b' C2.3、整机参数：- q, s; t+ T6 J. O8 `: l
& }0 L* T0 \5 K4 j! K: J0 Y2.4、保护功能测试：
% V* c8 H( C. b! j, W0 L- P6 |/ L6 u" B/ |$ Q) ^; y. n
2.5、工作环境：; ]" J: a# _" b$ E
5 Z" I& B0 ^' F$ O2 \6 k+ q1 b" E. \' h
2.6、测试仪器：$ \/ E9 o$ W* Y- f, }' `$ @
! i" v! n8 b8 ]$ a
3、样机结构信息
+ l% X; U, `0 A+ |0 K0 Z, @5 y; q( Q
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。
0 t" v; b% ?' R/ d+ k/ ^* }/ [5 N$ A
3.1、电路原理图及BOM：
" `( `4 a, s$ l0 z$ b
& s" R7 b/ {9 r6 j, j3.1.1、原理图：! E4 m* h M( e& q) j/ v
5 X4 U" }0 m5 S" e% a9 b1 \% U. ~% M1 T- ~% \8 {; ^
3.1.2、元器件清单：
! t+ V$ N- l0 @! X! L$ ~! I* e" ? @& q2 B. {
6 o3 P# J$ U) W- r; G8 i$ D- M3.1.3、PCB布线：
$ g+ g$ I) `2 j) C$ \
! N2 P( \9 F+ S* i1 p. l' _
PCB顶层布局
3 B# _" I, h: E9 A d
PCB底层走线 : b0 \( A& W7 t0 u
3.2、变压器绕制工艺：
/ [' {6 {" m( E( M
2 W, a6 i6 J" M. r5 i3.2.1、变压器电路示意图及结构图：2 Y- t ~# I Q
6 B' g) S, y$ _4 e8 g/ L
& e/ Y2 V- P% J" g9 q1 h
- \ X2 ]8 R6 c4 {, W- a& C3.2.2、规格参数：0 L4 Y1 o, L, G* C% Q$ j
. a$ w P- m8 A& l5 L1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
9 B$ J; a1 N' t, J; n( [2）材质：TDK PC40或同等材质；
- G: {/ T+ j. b$ E& Y3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；
6 G* @% o$ e- A6 V+ a4 a4）N3：三层绝缘线；
3 P/ W. N& w0 _9 f( \* C5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；
3 z' g, b9 v( u o, B1 a$ i) D1 ]6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
# s7 l1 L }, G; e& s* f/ o7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)
4 X0 G6 Z) E; m8）耐压测试=3KV 5mA 1Min. |$ x5 D+ f3 k1 G7 c% x* ?4 r4 {
9）成品要求:浸凡立水
" |( N' m' e' @# q* B l. r
7 I [1 B6 x6 P4 b3 ~3.2.3、变压器参数：$ n. ]8 b. H5 \/ K8 i; e3 ^
6 E$ Q ?8 d8 Z2 v6 O! a7 \) |% Q U7 j0 \# E' {
4、性能测评: L @8 Y2 Y1 R6 [; X1 z
8 M; R7 |- [) Z* ]
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。
* g( v" s8 Q( v0 X1 z' ]
% @; |7 X1 j4 o" z8 m4.1、输入特性：
# g B2 \9 }. Z; X! a4 U# i) U' a8 ]5 z6 m9 ` A7 I; ^8 [# X
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。2 s S9 @ { i* @0 b2 x
) G9 H, y. i! H, s表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)
$ z: Y" K- F, k Z3 K
4 p6 n" e& i4 W
$ M$ R$ @9 M6 z$ d" s表2、输出100%负载下的输入特性0 O6 q5 V0 z/ H5 C, y
" P3 l3 H0 x5 ?! D! R表3、效率测试（PCB END）9 } `0 @4 l0 w& i
" k0 l& f( H' v5 O! U$ z2 a& _
表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）
5 W8 c6 V0 T: A$ j6 _1 b- T4 e1 r* ?0 C
4.2、输出特性：
+ v1 `4 V- ]" C
7 f7 u8 C: J' w: Y3 X- Y4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
" r) K7 W+ D$ n7 r H
& w ]' t/ W- a8 @5 [ Z- N( V7 o( e4.2.2、输出电压纹波：. {, ?% l) C# T$ X
& X/ j1 C/ m; V" l6 c! ^$ t) ]5 j" D, ~$ l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。
0 h' B6 P f( l7 ]/ A
* c) o; X( `, |/ i( W
% W5 b$ p& m1 i) ]/ y7 G' v
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
# z$ F4 Z' R/ V
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
/ R# e6 j7 c. f
R&N @ AC264V/50Hz,No Load . J0 t' ^3 O% Q1 O
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load - U6 W- {; Y- r
4.2.3、输出恒流特性：" [+ A. J4 k# L
6 Z/ F; f9 L. @0 ]; U8 D% [7 N
, ` ]: u0 ^% L) J$ X7 g' n3 o4.3、保护功能：" T! f3 ^! d4 H& K" p2 k
; V, e9 ^3 A, n* [3 o注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。) h: \- n9 n% l/ j b2 }# v
\1 u& |' O+ D. X4.3.1、过流保护：
1 Z& O- W' L2 V. o+ l9 ]3 Y( g0 y! R7 a& @
4.3.2、短路保护：: q- d3 `. W, v; N* H* B4 j
, C; Q, X. `; S8 Y1 ^
4.4、动态测试：# c& e$ g( o3 W7 e
* a& g/ Y1 T! c# p& 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。
& Y% Z5 E# L' x2 `$ n2 _& S; a9 {' E% L% M3 \9 Q7 }: h
2 A; |4 o! B0 T" N' }# N: u
AC90V @ 5ms * ^+ d% ~- ^8 ]6 D) P5 h
AC90V @ 10ms
0 F$ u i8 v& ^1 C2 ~* ]9 c
AC264V @ 5ms
+ \( k( g: K$ g j5 ~ u# @7 k
AC264V @ 10ms ) T i% U& D0 t, M
4.5、系统延时时间测试：
+ e8 G# q. C" U; X, a- H% t4 `- o6 O }) R
注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。8 `' f, U% p4 H. E! [
( Y3 o' X& S f; O! u/ Q
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
1 U* R8 R* X0 ~! L4 j
TON_DELAY @ AC240V，100% Load % a5 E& b& H* }& N( y. W1 K
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
9 C9 c+ T/ w) y( x1 H0 \) x9 b
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 5 r4 l* B# a8 @: D
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load
. I- o- y# l4 r5 |
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load ! e4 h8 o# |. m& S2 w. P$ J6 l, h+ l
4.6、其它重要波形测试：
- E0 F& x- j" D# o2 X9 ?3 g8 G
: {! W- c# b6 d5 Q. l注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。7 S3 e) w) K+ Z) R2 V( L
8 T8 T- q, l# Z! V6 e, ~+ i
AC90/60Hz，100% Load
% t7 {; I8 R2 h" l( e2 A
AC115/60Hz，100% load
+ ]( ~, v6 O m9 h8 F, b
AC230/50Hz，100% Load
/ L6 |; P! Z0 p# `! e
AC264/50Hz，100% load
- {, q- ~5 [' f- l T& O$ Y& W, \
AC264/50Hz，Output Short # j0 A' q9 k4 q: x \9 X% ^$ H2 H" U
AC264/50Hz 输出肖特基电压
' ~" @ y( U; h) q4.7、系统温升测试
/ ]" [; P9 }5 }" b: o
- i7 G. h% \: H' S1 V) W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。
. O8 v. u# U. d1 m8 n& x3 l. y. S5 [& E# K( @) k7 ~% i/ j
测试样机及配套外壳 4 G, K+ P2 ~1 z1 p4 j/ m
温升测试：(℃). c4 x8 G, I5 }. M
8 u* h' K0 R7 ^/ ]* Y" B, J0 {
* n# Q* ~: c$ n5、EMI 评估测试' p, o# O1 p# F& S3 C5 L
% U ~+ q, n0 @, }, I' I! { G测试条件：# |) m) J* T3 w
3 F! n& ~9 c" S P5 l; `
输入：AC230V/50Hz；$ g1 ?4 R1 S- o* ^6 D/ i5 N
输出负载：12Ω/50W；
# f0 ?0 @. R8 L2 B1 p% t限值标准参考：EN55013、EN55022B。
; i, o. ]; p3 {% S( u0 ^" b
! v- q% @5 K) F+ ]+ t& b
AC230V/50Hz 传导L 相
S6 v ]8 i& i$ f% s
AC230V/50Hz 传导N 相 # P* \2 Q! f! ^2 C
AC230V/50Hz 辐射测试
1 }- U. B+ S% {+ I, ~( ] |
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