本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
' l# e! ~6 s+ f! x" R3 _
8 `! t3 g+ t# ~! [6 Z: n" }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？( G7 r* A+ K8 N) d* t4 ^" i
: W$ V1 ]- o5 N# E1、样机介绍
/ p' j5 J1 U' |$ H
5 J8 j( j- x2 I3 b5 X; H; c7 b6 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。
. p+ w k; E& Z( \4 H
2 M" m! k. c7 r0 T; F. K
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图
$ I1 \) i$ N! TCR5216SG
/ q8 G1 P- h: j/ |( `, z3 J$ y3 z: R5 v
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。
/ z; @- R* U0 Q- r/ b8 g1 }7 v8 R
* U+ s$ j( E+ `: i; U' r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。! i4 \7 K: W6 [& ?. Q
* V7 I1 \ A+ j, ^
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。2 C4 \. w9 ~6 L' {$ G! V
- I4 H- k; n3 V9 g b
芯片特性
# T0 q9 X6 Q( {4 B
1 r6 C2 b# n) ]: a [● 低启动电流
! ^3 u3 P5 `% D1 ^; |6 Y
8 C+ S$ d9 ]8 _6 x! J● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%7 a) n4 O' F& i: k' R
; j2 k" j8 v2 o+ Z, U% |) u) |
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
9 _' w6 E% S1 i8 X( o: [) ]5 v9 e
● 动态负载响应功能
1 _# g* }$ ?8 W$ ?
2 j# i+ [& |, e● 可编程CC/CV模式控制) ?1 w- b& Z0 U" O7 F6 I
/ D, X3 T- l6 K- ~- p7 p9 K$ f
● 高能效QR控制模式. w! T% j" C$ K- W! f
8 r( t# k5 i$ N3 c" k/ |' J; L7 [● 内置初级电感量偏差补偿功能/ q" B) ^" E! f1 K
% S+ o6 G: v# y- i( y _, u7 r5 t
● 内置输出线电压补偿功功能, u5 ?4 h& E! j" S
0 k( J0 c/ a+ O0 j( R● 内置全电压功率自适应补偿功能! t/ W% Y5 k5 I+ K% F; A0 G
4 e% ~1 c5 q! u# O1 J4 {7 P& ]" f
● 无音频噪音控制技术
# o. v; {6 e: L# K1 y3 w
4 j1 H1 B- B! k# \. q● VDD端过压、欠压保护功能
# A* P9 \4 T) E2 w
; F+ r( z* p2 r5 @7 Q* Q● VDD端钳位电路0 ^& V; C5 b5 O+ @ ?& `
7 D1 B3 `4 n' W* M
● 内置输出过压保护功能
/ g' u9 O7 q4 [3 q( G6 w1 k' i d# Y: k2 Y$ q3 i
● 内置FB开路、短路保护功能
$ r, }) r9 q8 y7 Y3 G
' b/ q* \3 H* P( P● 内置输出二极管开路、短路保护功能
G7 w6 ^; [4 f& O
, W4 {, ^2 d7 S) G" U● 内置前沿消隐电路+ I: _; K( @ ^. ?+ y/ s
, D5 G* o8 N1 G& v# c● 逐周期电流限制
4 T, ^: B) _6 i) ]4 a5 c
# o$ {- R2 D8 Z! B, K$ }● 过载保护功能; P/ o- V. T, g @# F/ K. V& L
m0 S; Q$ X) \% h+ X3 n0 l& {
● 过温保护功能
3 l l1 \- B0 @6 o, l$ z$ h- U7 @* U0 Y- Q
● SOP-8L绿色封装
" T) A; }- @* r& _. H! O
& f, W1 q. D! I& P; Z( X5 ]基本应用* J8 d' S) _: ?& \; h9 @
- f2 b% J0 `1 j2 r● 小功率电源适配器
' P/ Z0 ~: C) {, @) J
6 f* Z6 d1 f0 N- P4 O6 b1 r7 x( n● 蜂窝电话充电器
Q- }2 j6 B# `1 Q) v2 {$ Z3 g1 `
● 圣诞灯、LED驱动器, H4 @0 b9 _% Q0 r* h
1 s6 ~& \8 ^) N1 C! z; P% [● 替代线性调整器和RCC
# C' c$ K ]6 U5 Y* o
9 N5 _6 X# @$ C! m8 ~( m典型应用
0 ?4 z# `- B3 e' [8 j. T( L4 b9 Z; Y1 E( q; I
- ?9 B# {5 h- S8 ~- g% ]0 w. }+ I
管脚排列
! P0 n) k5 h3 X+ H' o; X7 S3 l3 O管脚描述
" ?" |5 T$ a1 k, |; b% _) }% Z6 T' [
' w3 p* y3 p% c$ C
, V; N S- z3 N3 N
+ u2 Q* w5 J# t( {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。* s) s+ X( D8 E
. _6 t" \( C) [9 d5 _: |1 E$ u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。9 [6 y/ G4 @% T% S+ _3 s
9 Y, Q$ C; K" @0 Y i( u) x9 M$ Q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。
- c, h7 |0 S0 N7 o6 Y( d& y# i* s4 i8 O: g9 B- l" ~0 t
2、样机特性
$ w# b5 H3 g2 Y! {; r2 |, b
K8 T) s4 z- O0 W9 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。! s' b* z8 x2 i8 _2 Y/ r+ X$ A; _
/ r$ @8 {* \! X2.1、输入特性：
- h6 I7 b D3 G7 |4 X
) q3 Y+ ^; R. M- { a2.2、输出特性(Line END)：3 S- H& q9 w: y" G' m/ w C! F& U
% g: J7 c* R( B2.3、整机参数：$ E( {; g0 I$ t3 H
5 y3 s1 Y1 H* b$ o( W
2.4、保护功能测试：
/ F1 a, b7 t! J# R% v/ g
; p" g' Z! H( p) y2.5、工作环境：- G+ S0 x% |5 O" ?
" g/ j% g1 a5 K+ ]& s2.6、测试仪器：, E4 N5 o4 [# u' u9 @
4 K/ W3 d# R1 @6 k0 |1 i3、样机结构信息/ Z$ J2 X/ t! p8 B5 ]) ~2 Z6 Z
5 \+ t# m+ Y5 L4 W' M7 D8 s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。& o/ U5 A! W' s* f
8 b9 S! B* E& P; q: y3.1、电路原理图及BOM：$ y$ T: a* n r5 [' v- D/ `
1 W7 \8 J+ A+ _# F! J# Y% ]* `
3.1.1、原理图：8 X$ L6 k) }, O
6 W2 e. w9 L" ^- I9 g$ G( r; F# Q; k6 A1 {9 u6 X
3.1.2、元器件清单：
: I m# j0 R: e/ b6 X, J. q) H2 ^7 y4 }" s& p# U: N
8 w/ E: ^5 l( `" x& ~3.1.3、PCB布线：7 w( p, R5 E1 Y+ Y% h
9 E7 X$ w" Y* }: e3 L( n
PCB顶层布局 , Q1 i, I8 G6 J& x, X8 X
PCB底层走线
6 {- V8 J2 U: x! b0 P! |3.2、变压器绕制工艺：( y0 ?$ d8 k* t% N6 S* p% a4 l
- _3 E1 n- R; F# D F5 |6 j3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
" B6 Y, \9 x: ~
5 T9 Y' O$ l& @1 W+ [. d
/ S& Y# C( y6 u! K; g, P) Z5 d, t+ Y: n3 [
3.2.2、规格参数：
8 r, J! U# M* U5 D5 I
4 b7 `: P4 @$ R- I1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
V/ n; L0 h; }7 Z2）材质：TDK PC40或同等材质；
4 i4 ], K3 t9 d5 Z8 l3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；
* O2 b, y6 d( v' H" \5 d/ _4）N3：三层绝缘线；
1 ]5 R2 `' P9 r: P5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；% w! G; N% k0 i& O
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
7 [! a' a u" c: {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）), c) a# \8 U2 N( u D
8）耐压测试=3KV 5mA 1Min
: e; O* X- @. X% x/ r# x0 v9）成品要求:浸凡立水
( G0 d4 x; W7 C( B% [8 W% F% P4 I( T8 t9 u& L% g
3.2.3、变压器参数：
- O4 t2 _; q1 q3 V' f8 z8 n$ z- a
+ B' P' j3 g5 D$ q1 d9 R
0 w v1 b0 z$ S# p$ O7 \2 D9 u4、性能测评) g) d4 X7 f7 d( H B
3 g( V9 G- I* o$ D/ f/ g
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。+ }2 v* g" v- A8 `" w5 j/ m* q
) q- Y( y1 M7 v$ t- v& V6 E4.1、输入特性：
; L; Z) M8 `7 [ s, U
/ o- Y0 H: W5 C1 }9 q0 M$ Y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。
, j8 I# B' c5 u- {( e! h" g6 {- x( ^ ]/ U
表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)
T" z) f5 S; Y. P" j, ^. p* o& o, u: T" W% c/ D i4 U7 g2 t i( _
( c& V- S4 L& S$ X: _/ _2 q* r
表2、输出100%负载下的输入特性
, H; n9 Z9 t5 f* x7 i3 x
& C! j% N! C% K( U% S# P2 j, m- q表3、效率测试（PCB END）
2 k$ [/ u, c# T: R2 W
, J7 L V3 K' B/ c, S; a0 w表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）
2 l* I9 N2 |+ r/ {5 d& A3 z/ F8 @* h
) j6 B# q) l4 W. G4.2、输出特性：
) ]5 W+ f* R. D1 l. A" W# k) j
$ ]% o, i9 W0 M* c4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：# R( }) X- W, I+ L9 N7 W
- h4 l$ z1 K/ e. ^3 j4 C0 V- Y3 h
4.2.2、输出电压纹波：8 g& o* R5 J0 h/ U }% C: Z
8 i( l% V7 x, M" J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。
& ~5 I2 o4 i/ s: U1 m0 K; h- R/ U* K, S
" c; a* a- s6 q
R&N @ AC90V/60Hz,No Load & s( x% a# K/ H9 W- g* @+ b4 V
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load * t/ s7 n8 C# X7 W9 W
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
8 `# j4 N. Y4 A* T* K' ?
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load % O/ V7 Y- e7 x/ [3 l
4.2.3、输出恒流特性：
2 J% ^& X1 W2 c7 ^+ ^; @( P
$ \& f; o7 \5 d5 K. C: E5 y6 z. j! u
4.3、保护功能：
& w2 x# N, @7 G. n1 m( U/ T9 \ I+ G6 E
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
. V+ A8 \( l9 m4 Y" p( ^8 w
' }) f1 N) W3 l( B. f! t# f) V4.3.1、过流保护：
- p( B8 \1 ?4 H
8 T! {8 x$ k9 y& {* a; Q8 Q4.3.2、短路保护：
/ Q+ R0 Y8 r% e. \
, G) P: ^1 T7 O3 t- p4.4、动态测试：7 V. `+ }! K" w _
, }" [. g' R; B. {
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。
8 L2 m8 \ u& c* X5 ~7 I+ x# U: ]: A* F' p" ^: R2 q8 A- H5 A' S
0 t5 ^4 A1 z. R) b1 n2 j' m; ^
AC90V @ 5ms
' ~& [ u: f6 l# E) {
AC90V @ 10ms
3 p# a' L. z9 g( i
AC264V @ 5ms 0 M8 g( d; }5 \: S, T
AC264V @ 10ms ' Z) @' M4 P( i
4.5、系统延时时间测试：; Z# Y! x7 `# r$ ~/ |( Z( r
! k# p$ W2 d2 a3 h" b8 M
注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。- |- s. u" r" G& _8 X! r u% z+ B
1 k8 I5 X& V3 `/ m. l* \( Q
TON_DELAY @ AC100V，100% Load ' Q" X( l3 _9 F d2 X
TON_DELAY @ AC240V，100% Load , [) r v Q- L
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
s5 v9 u- J$ ]& V5 Z
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
# k4 q$ f- o$ [+ @ p
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load & {- `1 I+ \$ x' [6 {% _
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load
+ n5 h0 b/ Z( q# [/ Y4.6、其它重要波形测试：
) V6 O+ T+ }% w2 t/ M3 W2 m+ h. G
+ C0 @5 f" f4 B6 }# H7 f( q注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
* i2 [9 B: N) Y1 N. x
( l: V0 t' c& E, @( N+ Q4 h
AC90/60Hz，100% Load
8 _+ V( t+ M$ `; d: d b# k% u
AC115/60Hz，100% load
+ t8 O3 L2 ]/ D1 c2 J
AC230/50Hz，100% Load
7 @9 A% S k7 ^5 {1 D% |4 ~! S r' T
AC264/50Hz，100% load % L" W3 ?" b3 A9 w( S5 }8 K
AC264/50Hz，Output Short
. ~5 V# j6 I$ A" P
AC264/50Hz 输出肖特基电压 . S. N, D% H5 N; [; ^2 W
4.7、系统温升测试
4 J' x, B) G& M! D; v- B; ~9 l
) M$ c9 @( ]8 h- M1 t: M; I0 w* g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。
9 Q( i @' b- d7 m. z8 W$ ^0 M- N2 [& N- b5 t7 x+ B
测试样机及配套外壳 ( `1 F( H5 |3 a6 x: m
温升测试：(℃)* M$ j$ z! e/ d$ H- Z+ M7 i
& @! X0 S2 P% N1 r3 K0 K+ i( ?7 `! y* N7 d
5、EMI 评估测试
- ~% t# s) ?( {/ i) I( j1 T$ V, H8 N5 n3 Y7 ]( c
测试条件：3 N/ I+ v) I6 W6 }1 D
0 W" }, C+ p2 g6 `9 X+ _输入：AC230V/50Hz；
& F3 P) U2 m# |! N1 L$ F输出负载：12Ω/50W；3 O" U. T: O$ l- Y! {( L. y" _
限值标准参考：EN55013、EN55022B。; Q1 J0 U- x: G! F( i
+ v+ t! ~! H" L) w
AC230V/50Hz 传导L 相
$ I- }. i z; k* E
AC230V/50Hz 传导N 相 # Z: @5 J# I% U* D+ n
AC230V/50Hz 辐射测试
0 K1 Q8 I8 n4 \7 R I4 q7 e& f |
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