本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑 7 t3 z" L9 y8 H: p: B/ P: A( x; W
) N1 h) Q, l! ]6 F+ Y在之前的文章，我们给大家介绍了一份“硬核”的240W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR1252和CR3012。
1 n1 h: W& S( N% R; c1 }; X
9 w( [! e8 j" a3 n本文，我们将给大家带来的是一份基于本公司主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。该方案全电压输入时平均效率>86%，而且具有良好的动态负载能力。当然，还不止这些，小编给大家一一揭晓。
* B. `' ?+ M, d- u4 j
) H% P) S! A3 e3 E1、样机介绍：
" m, `2 b" _- {/ q1 ^, j, v9 t [" t/ t( w& J) C/ e# j' t
该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率18W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5149TJ。
K V8 [- H5 A0 m4 Q
; S7 U8 `: j% m! @ i6 D/ J1 [" C8 _ r/ [' Q; n: [! m/ V. j
; b0 n0 I% _9 k% r( l: Q6 aCR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
2 f+ i: f8 O0 Y2 K$ {CR5149TJ芯片( ^5 k9 |1 U" n, y! W; n
+ b7 Z! w' ` T0 m0 oCR5149TJ 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制开关。CR5149TJ 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR5149TJ 提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计。CR5149TJ 提供DIP-8L的封装。1 H6 s6 k2 A- @3 P! o3 ~
7 r+ I b: o6 D0 l- c: ~
特性
& T8 o5 M* t3 i# P- f5 Q) p
L5 y; t( N* f5 @9 u% V+ W● 较低的启动电流 (大约3μA)
K2 i) w9 k9 `
# x' g: M2 P& w● 全电压范围待机低于75mW
2 z, M# N7 d% [+ d% U5 l% \! o6 O8 [" @% p% E
● 满足六级能效标准
/ v* W9 w; g. u8 L2 a1 b
# h( {) |: O! I; \● 内置软启动减少MOSFET应力1 r% j) Y: U/ j/ K. B! ?
, A, }7 Q1 K4 Z4 h& D/ D4 O4 R7 A● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡6 D4 a0 s! H3 V e
l+ }# U7 ~& d B4 C● 内建频率抖动功能，降低EMI$ O6 R5 f) `* I( _5 V
8 i7 ^+ c$ }, D/ ]8 s' C● 内置65kHz开关频率
7 n: q9 ^2 k8 e+ W7 \) V
9 K6 _; d0 ?! E* d* u# n. i) Z● 轻载降低工作频率" R" F d5 e: s! [! @! a! `% j; t
Q) |9 F, Z! h1 p" N) I$ C Q( F● VDD宽工作范围
, k( W, A6 J' n
( Q1 Y! u; Y% W● VDD过压保护功能
$ ^) g, w8 Z1 j# S. E, C; Q3 f/ W N' R
● 内置前沿消隐电路
# P7 [* z7 L" B6 V2 m8 u2 T# R% l/ M" d/ x5 }) s# O: H1 l
● 逐周期过流保护/ W4 v: h" D8 Z( v- a
" O5 B8 `7 E) L& Z* x, }0 l● 内置过温保护
' Z& ~/ ?5 R3 j2 Y7 B/ e$ \9 u9 m& K. P5 c# r( _
● 过载保护/ b" ~5 q+ T% a0 n* V n
9 B5 Z5 u4 i! J6 E
● DIP-8L绿色封装# I& k# t* p% H; h" C
0 D: V2 h- B7 u2 D a基本应用% j+ E, ~2 M5 p, Q& F9 n+ ]2 {
- ~ H% W8 y' M- W. I4 w! {● 电源适配器: j/ B/ L% X" x, g$ x8 _& L7 Q
) b* J5 N4 {: e- E* m; G6 K9 \● 机顶盒电源
8 P, a7 b3 G# E# @# N& u
- q' ] y+ O8 R● 充电器2 x( ^) C/ V! A4 y+ n2 O
# O# N7 ~8 c6 H
● 存储设备电源; q2 t/ b5 Q8 p6 T3 }
/ B1 F/ H4 r: |0 @+ o4 c9 `典型应用
4 p2 _( B4 A0 Z
2 n8 h, ]0 |/ P4 j4 |) c; c) ?! G5 j) O) _' V: a
管脚排列$ P7 Z) t W) t( q
管脚描述
, J) o6 [% Q) y4 R; F; C2 Q) c4 ` N3 @; M7 R2 r
' _% M/ ?- m' |* u6 e R7 I8 P4 y9 N- Z- k
样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为70mW；全电压输入时平均效率>86%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的 “COC_V5_T2” 能效标准。
% L; b5 u! M: C1 P6 d6 O
7 O9 R3 }: g) t5 c7 u# w样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
" A$ p+ a; d6 S& \
( [( A, A& ]! @2 Z( ?) R样机的变压器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
% r1 M* x4 X! o7 R* T2 `7 G0 |" q1 |* h9 ^% V
2、样机特性：+ p6 [1 T' C2 T. {( o8 }
6 k; Y; R) X7 `4 ~7 r' S( h
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 ^; v9 k: J) P! g% e! ^- _' c
+ n5 K+ H: M0 n2.1、输入特性：4 F9 u* w$ l: F7 Q( q8 m
. K) A: u8 a. X! o. c6 p. g8 u6 |2.2、输出特性(PCB END)：0 _5 u% Q0 t+ X! ], P: L
! W- v2 i' k7 o5 W! Q# p/ }
2 X( J6 V( `4 Y" e( D+ M; b2.3、整机参数：7 _% F! L8 d- d) l" u6 `4 k
7 e& b t- a% ^+ J( G. u
5 H W$ a# w8 a6 T; s
2.4、保护功能测试：6 B* \6 `$ P5 m2 t' J" j% F- i: c
8 ]! T9 J% H1 g: i& s, R0 y' v4 }7 s. @9 o7 D. z& }
2.5、工作环境：/ D3 Z; I3 Q7 ~5 Y9 I: _% a
- o. B$ d5 z% ^0 i! T5 T- j- l+ a' P2.6、测试仪器：
0 N' o6 w0 y; ]# `7 p1 k' \# [% v/ L, J* U% V
, e% a1 T- U6 r; |2 M' Y \! |+ A: W9 ?3、样机结构信息：3 _1 L: y- H# W: n5 E
( k' D; T' S! c# y4 N6 n2 ]$ J$ R
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。5 C* z: B) e8 Y1 M( c6 Q0 g9 B0 C
3 q1 S3 ~& b% X3.1、电路原理图及 BOM：! F/ @6 z, W$ ?
# l/ ?8 H) y' @3 Z' W3.1.1 原理图：
" B. E( h+ J- s$ C8 f4 L
2 ^' m! `# Z3 A8 d( q% h
9 j# k) b7 V3 ]2 w# l" u* {& f+ ~3.1.2、元器件清单：
X2 _% m6 @# U) K8 B
' M/ B, K* v6 g7 V
' T. Z# Z$ r% n6 l! e) H3.1.3、PCB 布局&布线：
; ?# s3 U- V+ s% W6 f( e4 J6 `- Q
PCB 顶层布局 9 f/ K0 c% n, i; E. |
PCB 底层布局
" e1 i5 U7 h( `; }+ s! \, ]: K6 _PCB 底层布线
8 s# k6 E: U- d8 p( g! l3.2、变压器绕制工艺：
+ M+ c, ]6 |4 v. E9 D h/ n( ^" Q/ E; z/ `% G: n% l: A2 z6 o
3.2.1、电路示意图：/ h( P! t% z* ?7 N- G
4 D9 A. r$ O& y
7 G6 ]* F0 F+ k% D7 q3.2.2、规格参数：% A; U4 |: T% O. r6 J' M2 a0 a
; P5 g7 D7 e% b9 [3 d- i- [6 Z
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
) Y+ }3 ~# K) r; u1 e2 o
" R o6 V. E1 o2）材质：TDK PC40 或同等材质；
# Y7 y0 |; s1 ]3 G' g
( _1 W! R& f3 F9 y8 _3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； 0 v$ ~ `% L5 t
1 I2 G2 Q, r1 M) s; }1 b4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
, X, u* s( y4 z- b9 Z6 d! K
- G3 B/ R# i# i2 H1 \/ I5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
! ] {+ z3 Q" k5 I. g8 }% L; t# p' T2 Y/ [ \/ z
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； 1 E, P: |2 y# J0 m
- C' d- E) m0 {, A7 M4 H7）漏感量 LLK：要求控制在初级绕组的 5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；
" c& p8 _6 d' f1 z* v" W
3 \# E$ T# _) {; u; H( O3 T# M8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min； 0 ^1 o/ {+ E& D+ l) r" q
: k9 P2 v' \4 B' B) f% g9）成品要求:浸凡立水；1 h- U% f6 h# j, M) Y3 @1 w
6 O F8 F& ^, z# ]. I
3.2.3、变压器参数:4 k. j9 ]; m3 w
% h2 B8 R, f3 C. q. t7 u3 H& @4 X( \/ `' N; \9 k. F1 Q
3.2.4、变压器结构图：* J4 p9 P3 e2 a5 e
! v) @+ L* R1 U' b- p7 _/ x
4、性能测评：) d: R: ^6 v7 A( g( }
8 p A) ?1 ]7 Y* c+ ^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 M% A1 i5 q, U& D2 V' c! R9 I
3 C) O; P; h( @8 _* b; r) o4.1、输入特性：0 _- v5 u. X P' v! k
/ ?+ B2 o& _# W' ]" d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。
/ r$ L: [/ s! Y! ]8 m
+ M/ K3 z( j. H. J' s, d* d7 w表 1 待机功耗
) I; \$ X# u' O2 j5 j+ I( `: y, E5 U
/ C9 w. S) G8 H2 J
表 2 输出 100%负载下的输入特性% p' {4 c4 I/ E+ c4 N* x2 W
E6 _. A, p5 ?: @; J+ p/ O: N5 F+ a. E% R! k9 |) h
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）. f! R/ D# O. L, |1 e. f
3 {; w: D: Q0 c/ u6 J* T% _" q o
- s/ ` F: g% }表 4 效率测试（PCB END）* v" q* W; J/ E. Y E, [0 Z" B' {
( K; i: s* i& }+ N( e# N# f2 H* X. z5 c8 U
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
0 J* t/ k2 H$ `: N
' I# G8 ]# D. @+ U( j
: {, O1 V4 z3 r& A7 v* u7 n- i; V4.2、输出特性：
5 R+ c. Z* `+ ~9 I6 l
& `3 d" I4 k' ?' Y4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）- ?* w6 [1 G2 { q3 }
, `' ?( C: ?! G# d
/ l; v; h2 U6 \/ s: O' W3 y3 ]8 h% K1 D4.2.2、输出电压纹波：
, V1 h) A6 L! S- q9 L
* {2 @7 b' ]# U6 S注：纹波及噪声在 1.5M 22AWG 处测试，测试端并联 0.1uF/50V 的瓷片电容和 10uF/50V 电解电容，带宽限制为 20MHz。; m+ {. y+ [% U7 P3 k' ~2 n. J
7 m2 I2 p8 H& c8 w
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
4 Y$ e" K1 U, ]8 a8 E6 S; _R&N @ AC90V/60Hz,100% Load , @ B7 T6 u/ y/ Q. A, J
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
& `, X! I5 O. n. C+ ~R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
, ~2 `; F9 _( |5 U, @% s" y. Q! V4.3、保护功能：
0 p; e* X+ Q, o6 W1 K1 v
+ C6 E3 P- b( n以下涉及过流保护、短路保护的测试。
B2 D: d3 Y- I: j7 x9 H. b/ i; l' N8 P
4.3.1、过流保护：
% U6 z) {9 \. n8 h2 U( W$ o( `2 `7 A/ @& e- I# X! ~
; |+ t; g9 h7 L4 w" C
4.3.2、短路保护：2 Y8 a0 y3 C B& i# W D% E
( ]1 P) h2 S7 W% g: p! I/ e功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
& B8 g! i5 S" w; W+ g
5 Y, B! ]7 T4 d& S: }& I7 U
2 E# O, d W: x1 `
0 x) ~8 M3 _- a2 H1 V* ^; B0 b4.4、系统温升测试
1 B x6 P" x, b3 a# n: E: _8 j2 e9 b6 M& O1 j$ 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 1.5A。
1 v' c3 g- B( [ w9 p! S
2 z% A3 h1 f5 n3 t测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)6 m' h$ h; X# W! E% G) c7 }8 c
+ V1 v6 h& {( a4 x
/ U0 K7 ?, m+ Q1 z- t$ Y4.5、动态测试：& y2 G8 t: U" y+ F: r
输出动态负载电流设置为 1.5A 持续 5ms/10ms，然后为 0A 持续 5ms/10ms 并 持续循环，上升/下降设置为 3A/us。(1.5M 22AWG Cable)
3 Z' ^2 Z" ]& N5 |" | f2 A& E* b, g7 }
) T4 W! b v! p9 d( p1 a4 {1 u2 P
) B0 u2 e$ C7 H6 G; L7 x4 EAC90V 5ms
" t& ~2 Q- p% bAC90V 10ms
% d% A, A& H: M, ~" J. SAC264V 5ms 9 m% r+ ]' U$ G
AC264V 10ms
+ y% N, i, U3 |5 R4.6、系统延时时间测试：
; O# Q6 ]1 l$ U' s+ q# \1 R: z3 l3 l+ q) t) G% T
7 X, v7 ^9 L$ L. n9 K; DTON_DELAY @ AC90V，100% Load
5 D8 ^6 Z: s* W8 RTON_DELAY @ AC240V，100% Load 7 U2 Z! o1 C- x" D( Z% `& X* P
THOLD_UP @ AC90V，100% Load % X7 } Q" ^5 X
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
: T0 B3 y( \( X& O0 I4.7、其它重要波形测试：
" m9 o, Z& J' Y
# I9 n: ?) Q" o; n! iDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
6 K1 h$ x: \) a: X" U, \+ G3 Z0 A' N+ D/ h- U8 p5 _; J
AC90/60Hz，100% load . B& y( [8 q: R/ q" |( D
AC115/60Hz，100% load
: w/ J' W& m2 ~0 {- P5 d6 y8 \6 p& j7 vAC230/50Hz，100% Load * I7 ~* V5 P8 Y! E
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试 4 ?7 w S4 K2 ^; Q2 |) l$ J, C
" S* U7 g; [* ?9 a
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
" |; M4 g# Q) {; O8 _( i& _AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 5 P9 _8 q" `9 S* E' Q
5、EMI 评估测试
& j' U; \0 C& V" K2 @8 H- H. |4 D$ v# q8 n7 T* G7 ~3 n8 `) h% t" [
测试条件：. z, h, I }; k% H X, {) ?
4 ^; x/ o1 [( }* |* b8 p. D5 a0 U输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；' p& L* i6 U1 G9 |0 B9 y# N- J
% a1 T$ @ N% z2 Y输出负载用大功率电阻；
6 M9 T4 d0 k1 x( ]6 p. t2 R
; W8 d& B1 O+ D; ?. r- u* ~限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
! {$ @, y# \9 x6 x$ B
s; k' g: U5 d" M" f2 g" O0 sAC120V/60Hz 传导 L 相 + S( ^+ N6 t! M$ u( s* r
AC120V/60Hz 传导 N 相
! @7 r( u5 O `: \; G6 }AC230V/50Hz 传导 L 相 * h3 t! M6 R9 e
AC230V/50Hz 传导 N 相 B# V/ n( P# g2 m* k4 P1 \, W, L
AC115V/60Hz 辐射测试 : _% ]- }" J6 u
AC230V/50Hz 辐射测试 / `1 K$ a" b1 {9 }
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-8-11 10:54:55
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡