本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑 : d. k' Q: @) f* G0 s1 w: F/ t
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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？" M5 }6 h7 Y' y
2 ?9 b0 I0 r0 X# a, z1、样机介绍
2 }4 \& R( g/ @8 O& @
9 S/ I |' D& }9 Y& N) w* l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。
/ d# q2 c2 e/ K+ K( Q# l$ h+ U4 R: o8 |: c5 ~0 j- q
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图
& O* e: `4 C" \; DCR5216SG
" `0 H* l+ e: o9 d1 P6 r
# s# w+ F0 X. s& }/ \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。
8 Q3 v* T. L# j) Q' x. _ O4 b1 h' \" n- D* B( g E6 u
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。
8 b/ M0 E) n) k4 |
- y$ y- J7 X1 ?: h; \8 i aCR5216SG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。' G% S4 N# u ^3 q
% ~1 K$ ?6 H6 W4 r. {' z芯片特性
/ C/ ^. [! S5 D% ]# u7 V1 j% v7 M+ c8 R8 a+ d( [. s
● 低启动电流
0 b9 M- P# R- t9 S
; z. ^+ k: r5 N$ \● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%
; u: o# m: E1 \4 |' h5 y. Z' p! V( S4 n1 @6 E* M
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出7 ~, d! B/ B1 R+ J; ^$ \
" Y, z* `6 l# ~2 \
● 动态负载响应功能
f; W$ X) f( F- g& ?8 K
?' {* n8 ?3 X& v5 o" [● 可编程CC/CV模式控制
/ N. O. C3 W: W- a/ s2 \1 V7 H) H0 K( G; R
● 高能效QR控制模式
3 k* S$ B) G& a
3 {6 C1 d5 ^# G● 内置初级电感量偏差补偿功能
7 e1 C7 }& Z+ U7 U; H% @3 P) S
% _9 [8 ^4 u$ _0 N● 内置输出线电压补偿功功能
- Q0 `! w/ q% R G. E3 B3 i
2 ^2 [( Y! L% P' Z" S# H3 d! j& @● 内置全电压功率自适应补偿功能
1 ^ A, Z _$ d7 A" a! a! W" ?* e: C5 @7 L
● 无音频噪音控制技术
1 v, g7 v3 [# S. X
/ `! \: o* g: i& Q* q● VDD端过压、欠压保护功能# M) T8 o9 p* M: w2 J( D+ q
& l4 s1 [6 P* K# T" m0 O) m
● VDD端钳位电路( W" H1 c8 X# x% c6 Z
9 K0 m6 k7 ^- J0 f6 N4 q8 M● 内置输出过压保护功能
; }" Z) m" `& j: Q) d: S0 ~$ [# e
4 w* E1 J2 c1 L/ S& E● 内置FB开路、短路保护功能' g. U6 t& T; |& g
5 @) N0 `/ {! d8 x2 S● 内置输出二极管开路、短路保护功能
$ M% h: L# g- {2 u L
9 Z0 o: {% J3 A7 ~● 内置前沿消隐电路
! [# P9 t4 `7 V3 S& C1 L( C' P# ]' k* y
● 逐周期电流限制
1 a6 e( K X- v9 o, m, S5 c9 ?# d$ f
● 过载保护功能
4 z5 W1 d _1 M m9 F3 B
6 z% Z& U0 `/ S3 I● 过温保护功能
/ I& [6 z* [* ]# r3 @/ K) l+ S# i
● SOP-8L绿色封装
( j9 W$ l6 J. ^
2 r% b: n9 n( n& _7 h8 S! v E3 H基本应用! e# E3 w% w: ?1 b* M/ t
1 w/ ~* k, \0 T' h; ?6 `● 小功率电源适配器
( h* A+ U' `5 w' ?5 ^: r3 r- P* Y
+ c# s* W* t W) [● 蜂窝电话充电器( q$ R4 ^! L: ]7 s
L+ Z- i; x$ Q% W# e8 O# o● 圣诞灯、LED驱动器
9 x0 ~, Q5 t* P$ @2 W$ o
6 H' T7 Z S& R: w' s● 替代线性调整器和RCC* C- L) g, t/ L1 K
! j1 b( H2 @% j( b2 q1 p4 _0 k" N3 c
典型应用
4 Q0 @+ M4 Y! x- Y) Z$ t$ w, `# e, a* T
! d# C3 s3 a% {7 H: S6 K6 `管脚排列
6 O$ s# @+ m! c8 K; {' {管脚描述
: l* R* z5 h3 i! R+ K
2 L* y$ S& l. `
9 H9 P) h) d) I6 b/ i$ g
+ D, c1 _& [3 ?! @5 K+ P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。 V; N0 L6 v: L
) _1 B7 K2 ^- d l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。
6 k9 s* v; t1 T$ u# I9 V; }# \9 y4 u) j
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。! }, A7 P( r/ U# V% u3 u
$ e- i+ U2 L# R4 O. @2、样机特性
; F7 F' H6 Q1 ?: H2 s+ N: U# E- q; R( |9 e
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。. L; U4 d0 S, U! n0 M3 p
: j0 S2 I. R8 b. v; H2.1、输入特性：6 Y- c$ R: {; A8 Y2 |9 T
- w4 |5 R! w) D; V1 ~) i7 k
2.2、输出特性(Line END)：
' ]6 \& d# u& A$ x
! r" R4 K! y- k7 u( {2.3、整机参数：
% r2 I0 Q) y( y
2 d; m# j2 K; T9 k, ~2.4、保护功能测试：
1 @% a6 o- x$ x% r. K' Y: F' N' w' x+ m2 Y* K! U
2.5、工作环境：
0 U8 Y, \4 r: Q4 E# w$ q; X; T. i, I' \
2.6、测试仪器：5 |/ `7 m+ _) j/ ^& _9 T( U8 G: B
) ?( a( C3 d j; ^% ^# v7 b( s- J
3、样机结构信息
2 w+ n3 _) d k: s1 _# P5 g1 L0 U/ I0 j0 ], K0 Z. K
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。% q* o+ i8 j# B- F: I1 T( r+ }
7 }7 e/ t5 T, ^& A, }$ L' b3.1、电路原理图及BOM：8 i# H% o- V! A
7 a% x+ W4 m- U3.1.1、原理图：3 ^) M1 C8 z. p- G; O# G
0 x$ d1 O% i2 s2 v% D7 t m
3 ^3 m+ S% J' T/ K+ \
3.1.2、元器件清单：
) R6 K9 z( L0 d. S% I* J% M8 a
& j; R) c3 W" Y6 d; ]* U/ \( V4 r0 V! B% n( G* z) m
3.1.3、PCB布线：5 D4 d d' r+ a: @; b$ E0 h c& B
t6 P. O: v; i1 C, w- I( J
PCB顶层布局 ! v+ ]; g+ M( m0 T
PCB底层走线
( w. x% d2 q% L- U$ o6 ]3.2、变压器绕制工艺：" P; w$ } @5 e( m& r1 x) }7 t9 |
) _3 g9 C: ^% R( c- \% ]
3.2.1、变压器电路示意图及结构图：$ m( u% a) R* T5 B1 X* r
} z) |) T' Y' K5 i
, K8 r; m6 |3 Q! P4 s9 K, f1 N
0 _6 f6 ]. I6 q8 k3 h" S( a+ Q3.2.2、规格参数：5 M" \! G! p* p) F& P
3 o( e" I8 \$ R
1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；9 Y& T+ p# R6 N( T) K3 @. X/ [
2）材质：TDK PC40或同等材质；
. M4 ]% A& r% Z' p3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；5 J( o8 ~; @$ N4 S: K
4）N3：三层绝缘线；, \$ P4 O7 ^! B
5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；
, \9 Z, D' w" v: b+ P6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；+ n, A, c& e9 ^; d* z
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）)
g2 C* Z- J0 K8 E- ~0 f" M% |8）耐压测试=3KV 5mA 1Min0 I0 l, I4 P: U4 D. Q4 q' ?$ ?( @+ [
9）成品要求:浸凡立水
, r/ ?; F( z9 w4 y+ C- N+ i1 r' h$ K& M) ^
3.2.3、变压器参数：: M# v g# n$ g8 }, Y# |9 y
0 } I8 L' r! ^2 c' x* S. [# M* {& C4 y3 z+ t% v
4、性能测评
1 e! |) v' r( ]+ d9 k4 m" X5 \+ l/ o5 _- ~! Z* k; h
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。
$ F+ ~4 l$ A r9 `% r L
; e, O6 L) f/ |5 m8 A) A% b4.1、输入特性：; C& }, ]( _( l
M" \8 [+ {& k: ?: `/ G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。+ l) {7 w# |4 d8 s
% m% X5 x+ ?) f, p. T9 w) h2 A( g9 B
表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)
" Q- [( f" W* ^6 A; Y- }7 W1 T, ?" V7 @" M
+ q5 K" W" s! R' ~: Z表2、输出100%负载下的输入特性' a0 b4 U- R4 h' A e4 j
) [( D8 V3 S |+ i# P$ R2 l
表3、效率测试（PCB END）
: X! L: D K( ^5 X6 J0 J( ]; a. V5 G7 s3 V0 {" O/ P
表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）8 f( V! G% I3 `+ l' F: B
+ A' a! g% e; O. Z$ j2 }, U4.2、输出特性：& ?: ], }5 Z0 y# C7 ~" y
5 M4 t2 c2 }4 N2 G) P0 c
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
8 C$ b+ R+ T& x4 O: S9 q- d; j2 U0 o2 x& x
4.2.2、输出电压纹波：/ ~ W/ E9 m0 D
, B" d" [% R' |* L3 k2 O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。# N2 J- c6 |9 T, z [
$ v5 [+ r4 o# b7 h
: O& A) D; M) v# H
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 2 `/ x# W7 o# y, y: @
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
' \8 k. P. M$ }; C0 h2 [- J p& M' ^
R&N @ AC264V/50Hz,No Load 5 s' I+ A4 w. M7 Y; j) _- @
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load 9 e3 z1 i6 h- d/ G& Z( E
4.2.3、输出恒流特性：
) }' n7 {- }' c/ X
( |2 X; {. g3 q9 O' u
% {/ P9 `6 ~% R; M/ V1 l4.3、保护功能：
: `0 e' y; h |0 H8 x
8 g v; K2 E% b3 L1 O, ?, o' v. N* f0 _注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
. W$ a9 c, b K. ?" B4 U! V9 g3 M* |* E. }% k" T
4.3.1、过流保护：
/ O, p6 a5 D2 c' e, C' \: k( B5 _! ^# p1 W# ]. a
4.3.2、短路保护：1 g2 V% e8 c# ]5 V% m/ y9 d
+ Z0 t; j- T* j, E4.4、动态测试：# Y" f* W' F- e1 \9 n# {
& g) c6 J, ~6 q1 I n, C3 y
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。
6 R1 \ R4 t/ ]8 K+ T8 Y# q* J- @0 b; D' ~* r) X$ r0 n: @8 s
! A+ w5 u, K: S& h% [( f1 b
AC90V @ 5ms
3 c5 ^2 [9 S5 b9 G/ s) r0 f& {
AC90V @ 10ms % ^# _% z* I4 b/ ^* y% K
AC264V @ 5ms ! T) V/ o$ h/ k5 U! e8 i
AC264V @ 10ms 4 T/ h* H z7 u
4.5、系统延时时间测试：
1 w3 c, k, W8 u0 i) g( J% G) M" G% f
注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。
) \! K% ^' F5 L! x5 ?
2 c& y3 K' `2 U! S2 W8 z
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
6 @- | d5 c: [& g3 |5 P' b$ e
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 0 u, z) r, \* _- z1 x7 T
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
8 g# c4 X6 V5 p! T
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
# g) `' H" C, s" C0 U
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load ; E8 c* k. a7 r1 h/ D* p
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load ! P2 e+ p. \1 E9 }6 {
4.6、其它重要波形测试：
1 |, b0 r& L: {: m% O% \- _
* z3 k5 R5 n0 B注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
" J1 v4 m) ^( I- j; Q
0 e$ I# P8 ~4 N
AC90/60Hz，100% Load 5 B* f R9 c7 ~ }2 Z
AC115/60Hz，100% load 2 V5 z! H* w8 J7 ?# J1 x' o
AC230/50Hz，100% Load
: y! o5 _* U( l' O, ]
AC264/50Hz，100% load
9 ~* T# G2 L% T8 G! U! ?5 @* B% J
AC264/50Hz，Output Short , c2 H3 y* w: d& C* |2 b% [) _# I0 \+ _
AC264/50Hz 输出肖特基电压
5 V# X8 M0 `4 T @2 w4.7、系统温升测试3 W: Z- x+ x; V: V2 I
2 ?' Q P7 B) p; Q9 a
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。
* [! Y* h8 @) K' Q0 ~0 A$ i+ i; s' L" @5 @: {/ E9 [& ?
测试样机及配套外壳 ) ]3 J& Q! C; ~4 [/ h
温升测试：(℃)
' H0 d2 u+ a9 ^8 Q3 [ ~; w+ ?2 M1 B$ L, G o" Z
, S! G% z& b7 a9 A; n9 H5、EMI 评估测试5 P- b: i. S% s5 L' L% I
; z( e/ V2 r/ l5 l测试条件：
& ^4 ~% F) F( F9 I( e8 c+ \, N. p' d$ D" V8 {
输入：AC230V/50Hz；' p- Y3 O' p, V: Z' R3 }
输出负载：12Ω/50W；8 E4 g% {# V7 z' L; o/ |
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
, n- g7 E3 a+ q0 }/ W1 Z9 F& Q6 v+ t. r: y4 d( b; Z
AC230V/50Hz 传导L 相
7 o3 m, T# c3 _5 w
AC230V/50Hz 传导N 相 U5 H& k1 c4 X( F$ D) x
AC230V/50Hz 辐射测试
u9 v+ h$ l5 b' G% h |
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