本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑 1 J; M4 s& |8 r/ P6 g
5 e/ z _3 t" P3 ^) \5 X# [5 B本文所介绍的是基于本公司主推的CR5241 10.5W充电器方案。其中，CR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
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01、样机介绍3 |4 C9 I6 q' H5 F+ k( q
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该测试报告是基于一个能适用于宽输入电压范围，输出功率10.5W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5241。4 R; h% f' Z4 \" z$ E
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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
* `9 \2 Q" w5 K关于CR5241
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CR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
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CR5241在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65kHz。当负载逐渐减小时，振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。
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& E9 K9 z* ]$ K }1 i芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。! h$ V& s7 b! m! S1 }9 m# f+ v$ `
X2 H: b$ N( |1 r3 r& s! LCR5241集成了多种功能和保护特性，包括欠压锁定（UVLO），VDD过压保护（OVP），软启动，过温保护（OTP），逐周期电流限制（OCP），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。
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+ Q. N/ \' J" r; Q" a/ q芯片特性
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● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；9 Y, G( Z7 o+ u' K/ {
8 v! i7 ^ X1 U8 N4 Q$ b: z● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
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5 D# G1 D d4 [8 q( d● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
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● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>80.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
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● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。
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6 E$ k7 J" d, T8 Z# C% y基本应用( J$ Y) K+ e! F, C0 a& M
* F4 A! \" [3 ?- |8 j● 电源适配器3 o/ b, l8 V' e
● 开放式电源; s2 U" {( `, Z- w0 k" F
● 数码相机和摄像机电源
1 X& A- B) S- g; q. j● 电脑和服务器辅助电源
m) W# G+ X9 y$ O: K3 @3 m● 机顶盒电源7 S; _$ }9 h+ E: k
● 掌上电脑电源( ~2 \! [8 r5 j6 U
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引脚分布+ }, O8 Y$ ~9 W3 B6 F
) J" A i& X. Q; A+ `4 y2 X引脚描述
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典型应用3 [' M5 t: A O1 J3 D' K* K
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6 q3 P( M1 M0 g) @4 R
该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>80.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能；由振荡电路产生的频率抖动，可以改善EMI特性。: B v2 j2 m* t" N3 ?, {# U$ y2 k
; N1 C# R4 m2 b. {8 l0 l& l样机的变压器，采用了EPC17磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
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02、样机特性
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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。" P) T0 w1 i* N. r1 Z7 G7 A3 ^8 `
0 K/ g- l0 H3 U' }4 P4 r/ q
2.1、输入特性：% m5 |$ m# ^6 B" X' _' s' J, Y
i, A1 S$ H3 m% P3 {( U$ }2.2、输出特性：
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2.3、整机参数：
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) X( A" e# d; G0 I( I6 E2.4、保护功能测试：6 n* o/ P9 ?% c X/ i1 {. u
- q" o; U& _" P4 n4 ]2.5、工作环境：
8 O$ x& z! Y; k6 l+ W* d
9 J0 i8 ~* ?! C8 U$ o0 A2.6、测试仪器 F) P% @: b7 T( r
9 C n: R; \+ v8 o d; M
03、样机结构信息
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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。
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7 I! N ?! q2 I% z, ]& M3.1、电路原理图及PCB 版图：8 N4 H2 W/ Y; s& i$ Z) k$ g
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（1）原理图：
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. m0 B8 W* N8 @& ^: [（2）PCB 版图：' ]; g( T6 u5 ~$ t0 F1 e
8 X- D2 y% V; I7 ^2 M
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* Q/ a3 [) J6 M a) A6 i3.2、变压器绕制工艺：6 w# }' l( y( y& q, k
2 g0 v) c$ H& C! ^: X4 S1）电路示意图：
4 ?* X3 Q, z" F" v' B) U
0 W' y0 ]/ R1 @3 P1 I) k（2）规格参数：: l5 t/ d7 @ q& V; }2 U2 [+ w; L0 o
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1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
% s, J2 X1 {7 |6 f2）材质：TDK PC40 或同等材质；
( L8 w& I; _9 S9 P% ]% O3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
8 g/ B$ a* Q2 o8 E8 W. x4）次级: 三层绝缘线# S q( e' H1 T) ?
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
8 w9 @7 s! Q/ R6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；3 O; A# v. L8 ?1 L) h
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
( q; g4 e6 n6 T. v+ n) X' q( f8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
, |6 n; P. d5 J+ h9）成品要求:浸凡立水4 S- [7 U+ t2 N7 T- [1 t# A& h. h
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(3)、变压器参数：
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; U3 a* ^) M2 H+ f; p4 \* ]5 U
（4）、变压器结构图：
% n8 z Z/ A' U7 L! B2 M8 d3.3、元器件清单：
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5 k) a7 k8 [$ o3 i! [
& X7 V0 S" ?. M5 D04、性能测评5 D- U) ?. ]3 f1 H, r+ T7 H) P
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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。
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4.1、输入特性：5 |$ X; h* C/ E+ x2 m6 F$ y4 u
; t2 Q7 d! |- b c: ^5 N本模板经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)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。
) U+ z2 J; e9 s
) d- ?# d0 l* d% |表1 、无负载待机功耗(无假负载):5 t- R5 }& }2 c& N( U1 ?
8 Q) H% Y( X( k8 L: S
" S' |6 i& n! g6 Q1 }' X表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
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( V+ ^3 e4 ~+ ?9 r3 y5 k( z0 K
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:' @( J$ L+ ]2 K9 N/ T+ S. ^
. g6 l( f1 x6 ?- Q, |; ]
# \- I1 u+ B( F( K8 P% f8 L, i表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
; u- _3 }# U2 F$ Q# ^/ f k2 P5 z( g5 y% ~3 ^
4.2、输出特性：- u# N1 ~' ^. _) p
n; k- K9 l, ^0 ^ i注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
. e% k* n2 H6 A# e& J1 r0 C: e( [# V% h" O0 w0 f' o
4.2.1、线性调整率和负载调整率：, Q, o* ]; V7 M; c9 K
. p7 W% d; g6 A表4 线性调整率和负载调整率:
6 D/ y+ k! u( O9 s% _/ D/ f4.2.2、输出电压纹波：
) C) L1 d8 n4 U6 c- R6 \& N* f
- j3 _8 [3 \# C& f: m& ^& c注：纹波及噪音在20AWG/1.5 米线端测得，此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。7 H8 I, u- | q) d+ k- @
# p( Q' u9 V9 R6 \/ K表5 电压纹波测试; R% h& u N/ @3 \ P% a0 G0 v
: C4 D- o0 W2 S% b* o
纹波噪声波形图：
$ e- H$ d$ ~1 ?6 x; A" G w/ e1 r, Q( i- K5 h
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load 5 ?5 D( {/ e5 U. j/ L }- C
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
$ @! n' N7 T# @2 u+ E% d5 p FFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
! ] G/ r8 k8 P3 m: V/ ?+ L5 hFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
$ S1 _8 y2 o1 [( ~: ]3 s4.3、保护功能：, ]* a$ I0 k1 m/ p! j$ T
$ b3 k% x0 k- @4 P+ U: L: _
以下涉及过流保护、短路保护的测试。: W; h& ]" h1 T. ^5 k/ |
* W2 U6 \$ c! ]0 G1 a" p. L
4.3.1、过流保护：
( F( ]7 J5 p. N3 Y. ?* x/ G
7 f' X) X2 h2 y
, G5 X) ?' C1 k4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A2 ?. e* _, o) J8 z6 M
/ d1 L5 j: |8 |$ k05、其它重要波形测试) ^' k; ^& n' w7 r) s: d
" ?0 m: E8 F" q3 r8 X: U
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：9 f" e1 c. m9 N9 M3 V
9 @+ M4 P6 w; [" K
AC90/60Hz，100% Load ' e# j# ~4 {! o( r
AC115/60Hz，100% load
0 o" k* V; d- Q6 ~7 I# E! E* XAC230/50Hz，100% load 3 R; s! W5 F# E5 ]/ P! Z
AC264/50Hz，100% load 2 H8 x! z! K$ `, W$ j# N4 [) A& z
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S " u- u% u4 F8 ~: Q; k' D, Z
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
% e! l8 n" U( x4 j: R# O06、EMI 评估测试" B1 j) W, C; E3 ?
- j6 o0 q9 c9 C; E% i测试条件：
4 n* G8 ]1 E* o
, \- d$ M* t# h0 {# O! F输入：230VAC50Hz；, D5 U! w4 A6 Z
输出电流：2.1A；
! P! m. s; C3 u负载类型：电阻；( H2 r0 u& ?# H8 B; X' D2 f5 b
限值标准参考：EN55013、EN55022B
6 a+ `4 H1 C0 Z3 I; [2 c. y2 `2 o. u. y c2 K' }
传导L 线测试PK+AV ! F) `, V$ ]! n2 g" {
传导N 线测试PK+AV
1 s3 m$ {6 P( m7 q, c0 \9 d辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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显身卡