本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
& a: K0 Z% ~: K
, F+ A ?3 I/ ]8 q& m. V& a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。
. V% h7 Y5 \ x" c, C3 _
* F$ R M2 H+ n0 u( d. k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。, o% o H' ?- f6 f
G9 [: d7 y0 Y4 R; K, Y2 H& v5 q' c1、样机介绍：7 a* A# T* N% G. F8 }9 k
{; ~% L, }% t p9 k$ b8 u& P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。
# U7 @7 x+ v+ k. {* r( b9 b" z& z% Q2 H+ C* s
' _2 ~$ r4 P( ?1 c$ z8 o0 Q0 h
4 D, L! F! }* o/ b8 oCR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
8 L( L% z, k7 \+ T3 m( x3 NCR5149TJ芯片3 L% Y5 T+ P* G8 \: Q) H
0 _* O4 U% {9 r$ {6 ACR5149TJ 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。% ]8 i4 J2 F9 P9 y6 O; t
5 h* `! n: Q' I. F/ I& q特性
/ d6 H/ P* w3 b) A( n
% V6 w" R" Z5 [4 e, P/ p1 n) N● 较低的启动电流 (大约3μA)5 A; L8 w5 L W8 O l
& n2 ~$ @" m. V! |5 L1 N
● 全电压范围待机低于75mW n9 m5 {7 s, ?6 {: r- S
@0 c% F* N' k* Q1 [! d● 满足六级能效标准
3 w" K3 v. @3 }9 Y8 K. ~1 B$ d9 E i% R! Y; ^) _9 I
● 内置软启动减少MOSFET应力+ V% r# R1 ]# l" L; |& L
' O) v5 C# f6 V. D* C● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡+ @# R2 ~$ i& r; s4 Y+ d
. q+ h) q7 {5 D& v8 K
● 内建频率抖动功能，降低EMI! m$ y# e) k, E6 K% i5 e
7 T/ W) ?# S l6 N7 I) T5 `3 R● 内置65kHz开关频率, \- C* V2 M# K# U- z" o# X h! |
_! z! v' R/ d3 r4 q$ y
● 轻载降低工作频率
8 u0 d' x) H( d! h* A& S: _7 ]' O& }/ s- i4 T' N3 h
● VDD宽工作范围
1 s, B/ P a, q/ \3 i, m6 N9 C
2 G3 N w/ L$ w6 f5 Z● VDD过压保护功能
5 F/ N* H+ K6 i* h, R& F( h; T# K+ O5 W4 e* O2 `
● 内置前沿消隐电路: g( V9 u) P7 N% F5 T7 O
4 N ~9 v0 k( _● 逐周期过流保护
& D8 D! x8 @5 X+ {
/ |! [, h4 O% |& k% W● 内置过温保护
( a- ]5 B3 ?) z; y* {
" ]5 \' ^9 m5 l3 ^" ]● 过载保护3 D6 F5 L2 ]& x6 w! L
0 G- L9 I; `; `4 T V' [● DIP-8L绿色封装
- e* ]3 i7 u8 b1 k$ |5 R9 K+ L; l' b. ?4 R* l9 _& U; D
基本应用) n6 H# }5 D" O0 ?0 U
9 y6 S$ A6 m& H& i
● 电源适配器( [( j4 w! ?/ g! r
$ X% ]& T( B1 d" \● 机顶盒电源7 t+ Q- [3 r: E% G# p
' n3 H* C8 D8 B6 \' L/ b9 |● 充电器- j: F8 q: T% Q7 y
5 M, n v2 f. r" E& W9 [: W9 J● 存储设备电源 c6 f( e, d! s7 G% H& r
% v0 j. u( [& X T8 @0 T
典型应用/ A" N1 [- _8 `, g% c+ ?
, i/ n2 S# w7 K- i! X6 }* `, F5 y9 x, A& E: R ^' M5 O
管脚排列
! n% n: L! x/ W D4 b管脚描述
% u- Q Q, T8 ^" [. T- ~0 w
5 S9 U! s+ e0 J/ _% r+ a1 |1 o" a, f
( p3 ~: Q* S& G/ Y/ s; d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。, v' h: R+ j3 s- w- {9 }
3 q1 t( \) d# y3 S# M. I- y6 O& Z- g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。
$ c: k1 j3 ~8 [9 a9 L' m) ]% ?* b" |: B: Y% Y
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。4 B n$ [% e6 q' J
- F1 ]; u1 X; P N
2、样机特性：8 A1 [# s# _8 g' ~( j
0 C. q) Y+ K: x( t% }5 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。
, X8 ` f2 ^5 N8 V4 i3 |- Z. i) L+ \6 ]' G$ G' r+ T- ^0 J
2.1、输入特性：
" J2 i$ X1 U; |, M' u% x, H1 `+ I
% M6 |$ {) \+ R; y: H: b6 _2.2、输出特性(PCB END)：
' U; l9 I: |: I4 O' T0 K* \2 x/ N, i# m
0 w# J9 P( m; w& e8 B) N C2.3、整机参数：
: N8 i; m. n* F7 b4 N; _+ S# ?1 s O' o+ Y! z4 f+ P
* r6 l( ~* @7 Z; S. b
2.4、保护功能测试： {6 j$ a' q+ X y4 x: }
- n+ q4 L' V4 ^3 [ e6 m& o3 q8 S! M
! R+ A1 B% f6 ~0 Z9 g1 U7 ^2.5、工作环境：5 ^8 B- g1 |* m" c) b6 d
% ~9 [% R5 f) W. M: V0 z# R2.6、测试仪器：
& \) D( a1 r) b2 _2 F# U' x; K$ u6 Y. F' d
" ]9 B8 |: T* N' h# B* P6 Q8 k( ?
3、样机结构信息：
9 E. H5 M: N5 k0 E) l5 R& `" z: _1 i2 R7 B
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。
6 c/ \) J; n: D. c8 j: V; l
2 E1 h& b# L q3 o0 j$ g: h/ p3.1、电路原理图及 BOM：% I8 t) i' s6 z
: J4 C, W$ D8 ^& [: x3 Q3 U! K
3.1.1 原理图：
" |& p* j( m- _* O7 ]1 Y6 r0 {( c6 P2 |" p5 t
$ e. G" `- f8 B2 J3.1.2、元器件清单：8 M5 x5 v& R9 W; Y% k* L s
5 K- @4 @" p( M' b0 C/ M% K) P
: O0 v& v2 ^, Z& Z8 O& l }3.1.3、PCB 布局&布线：( f' k1 a( f+ O
% g* i+ Z/ u' g
PCB 顶层布局
6 w1 c+ B" H- _/ o) aPCB 底层布局
& X3 D1 f8 G; o2 C% U0 lPCB 底层布线 ) L7 U$ ]$ e. t7 j" E7 O
3.2、变压器绕制工艺：
Y- b$ B. h" G. `7 `" E
# H( B; u V O2 m( D2 V: s4 L3.2.1、电路示意图：
1 n9 ^; a! z* _; e/ y' J/ \/ t3 v
2 [' }( Z9 c/ Q- \! D
4 n7 h: r0 w0 y' l3.2.2、规格参数：
. F! l& |" o$ }) l- |8 U' r. c
* ?8 C/ `8 e1 g4 K* H8 g# k+ G o1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； + t+ |8 G* Z4 C. i x' Z
3 I9 f! f6 h' ^/ q8 N% Y' ?
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
: r9 c. w5 {4 _9 N
6 X1 o, b2 X3 m3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
$ m. \0 P! x& m( _' ?/ x% F$ u5 b. \8 I( _. \$ I2 R \
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
% R* r* x- Y* u" X( D* p9 g
# o* r* U! o) _5 p3 W- S c5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； 9 M) a0 d3 b& h" |
5 ^$ `1 _) i. {5 e9 d! e6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' t' E4 G2 s9 `. W J9 j; ]3 U; Q. T1 X8 p2 ?
7）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）)；
8 P4 |8 q* ^: d) }: x, \! D8 a; F" f# u. O5 e* ?" b! b
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
4 e( \( c9 {4 Y
, @+ W& b& {: i9）成品要求:浸凡立水；
( `. V- T* Y1 Q
% {# Q8 `/ S0 c- f3.2.3、变压器参数:! L3 Y7 V- W4 w8 E* ]# M& W( o
q; S) o; `) J+ ^' t7 P5 S; Q$ w; ?8 \! _! |
3.2.4、变压器结构图：
; d; q( b3 e8 d" ^8 c) q9 a. T% X9 H; k* k$ H- n# ~; ]& j8 l
4、性能测评：
/ M9 G) ?/ N/ ^3 i, P ?
5 P' w: c* j* b% 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。5 D/ N& H6 X) |
! D/ w4 _: n! x' e$ u6 e+ u. ~
4.1、输入特性：
, |9 g0 o: V( R* c
/ s g; E1 E4 M; ?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。 7 R. S9 v. Q) D; G( l
& k4 H0 X3 _3 m9 v; ]6 \
表 1 待机功耗
n1 ]( p1 K. e, p% i7 P9 s/ ^: P: p: _) w, f9 \
$ w1 a6 `& M) v w- c' M表 2 输出 100%负载下的输入特性
( D, C3 V: ?9 u. Q) H: p8 `5 w6 H. G( Q% o8 a" w& F0 g5 r
; |# Z. `$ W Q f8 e v, J表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
( I1 _/ C; U( ~" p& N9 a$ n) J8 t8 g
" B0 e) T/ ]3 @' F1 |
表 4 效率测试（PCB END）
3 W% j" D0 h9 R0 O7 r% z$ M4 @( C/ `- S6 K, R, Z4 |$ B
3 y% z) }- ~& N5 O3 s* Q( z
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）$ M, `, @: J" A: j/ A0 ~7 W8 Z& A
4 U" x. x* l5 R8 Y" C* w
t9 L3 q. H; R6 _7 Y; a4.2、输出特性：
# y8 t: m f& ~0 U! `* q$ C2 q3 b- R4 Y9 D
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）; }9 J& {/ g* }
5 @* [9 E4 l3 B) k ]9 |/ M' s* r
8 i+ R$ } N- g- S: {8 K3 j
4.2.2、输出电压纹波：6 p) e# v) E6 q _2 S
' C& h+ x( N1 o+ U
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。
# g/ W1 N& |+ S7 y* X G& }. L* _2 ^9 P) s k1 _
R&N @ AC90V/60Hz,No Load _$ A5 d, c8 F0 u2 X
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
8 L$ I0 A8 Y' K& s" U4 `R&N @ AC264V/60Hz,No Load
) b8 F8 S$ c! ^2 B, v2 F5 DR&N @ AC264V/60Hz,100% Load
! v* T; M- U9 X1 ^" {4.3、保护功能：
; B2 {0 M# K# a0 _0 k5 P# a( ]
) b# \4 t z1 r. g以下涉及过流保护、短路保护的测试。 # k" \4 p v8 d/ p2 L
: ?. m, [' R; M2 `! B( d# y
4.3.1、过流保护：
- \% ^7 T" F& K6 U! b' w3 I1 c6 e0 r7 _4 {0 `1 j
/ \7 b9 ^6 Z v! G, x7 d8 {3 v- Z4.3.2、短路保护：8 t9 f- z3 e f" d, g) X5 @
/ A6 }, `& k' t+ T7 n9 k
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
; _ q9 ?+ e% g5 Z8 n. N' |' t% j) G! S' f, y6 p
) e) h. l {! C4 R; b/ C
' y' O4 Z3 Y- l+ q K1 H5 i0 Y2 g4.4、系统温升测试
/ ?1 ]6 s( ~3 H0 v) Q$ s/ q, Y" e9 |: F$ U" y
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。3 h* v5 @. b% f9 I* u" \$ z3 O
0 i1 ^' g% i x# J& m测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)
& q. N- W! {6 G' b7 _5 T$ g J2 E' H
6 m# R0 {* ^* c
4.5、动态测试：
& m. {# O1 | t+ e: y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)- S# X% T9 m% h7 v/ s
" ~% |1 D N' t1 J; j l
+ ~( Y8 }7 s+ a4 _( fAC90V 5ms / K, N% J( f' l
AC90V 10ms
# h5 M2 |$ ]% a0 U5 W% h( o5 SAC264V 5ms
/ L5 Y! h+ k8 [; m! IAC264V 10ms ! L) U* b! h6 u# q
4.6、系统延时时间测试：
9 n; Q, J3 t9 k+ r% Q7 s* k% N; R; L/ c" {
4 d' k7 S x, N, f+ Y
TON_DELAY @ AC90V，100% Load - p, |1 h. y/ L+ {: I
TON_DELAY @ AC240V，100% Load / r k( Q" M8 ]4 L" |
THOLD_UP @ AC90V，100% Load ) w8 p0 r, w4 ?; g
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
2 R8 e: P& H$ d* z* H% |6 Z. }4.7、其它重要波形测试：4 Q/ n# s. V$ i7 z! n' T6 `
% C- Y* q/ T1 @DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
& q- H: M( f! s
4 `5 Q1 p/ e# \9 ]4 }* [AC90/60Hz，100% load
! d9 B; r% O. ?5 C- L( n+ B& CAC115/60Hz，100% load
, X' D4 C: ` x, r! ^2 [AC230/50Hz，100% Load 2 R3 I/ K% l/ t0 a3 t( X+ F6 O
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试 4 D: z" Z H/ h/ _( f: m) Q
% J! U0 B1 z1 I
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
( F# K8 }: J. c, F) O# @7 @, B+ ~AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
|8 s% J+ e/ Q7 w5、EMI 评估测试
s+ \$ ^7 V' C! T0 a/ M
# {. m9 N: ]9 g/ H: G% S) _4 s* u测试条件：
/ ?* R' Y( M/ S5 \
& Q0 x3 m V. b: q* G输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
4 T1 N- y ^; g* }/ k2 }
/ T7 s1 R n+ n2 D输出负载用大功率电阻；
( |& h' _$ m. I0 q3 Q7 b/ X
0 P5 E; E3 R! u e限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
4 i, n8 L6 |/ t6 u8 `/ u O
# k, z7 F; M; F& @( X. VAC120V/60Hz 传导 L 相
: H* j7 n4 f* S! K+ LAC120V/60Hz 传导 N 相 4 B6 l( S) _1 w) I) @
AC230V/50Hz 传导 L 相
; G$ S3 T6 P) F3 jAC230V/50Hz 传导 N 相 ) A" A# {/ h f8 ?! ~
AC115V/60Hz 辐射测试
7 r( J9 Y) F9 [, M }/ nAC230V/50Hz 辐射测试
0 h: X! l' w/ I; `6 N* c |
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