本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
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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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# U* s9 _: | o! _9 i01、样机介绍
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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。
2 y* a9 F, k3 ?; q( p W0 K* R6 |* g$ _' m
/ e+ J' {" |& Y6 C+ N# `CR5241_5V2.1A 工程样机示意图 # {9 S) L% S w0 H7 c9 |- V: t% _
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。0 C- V* ]# Y/ W. n+ ^% m- P
+ H5 E B: Q% l6 \# T7 ?
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。" A: D0 W% q$ g9 a, ?
+ R, e2 [( p y4 p) ^$ R9 Q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。
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CR5241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。+ E( I& D& S2 a# e" M
$ R$ l U3 G) f5 d7 ?8 }
芯片特性& i! c$ v3 G' w$ c/ S; l
, \3 v4 o. M9 V0 o* Z* h1 B) H
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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! \3 k: R% t0 n● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；; j8 `- H8 N# b' g6 G
$ A. [4 ~4 b: @4 Z. W● 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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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；! u1 u, V% k( r' n+ l, c
2 X8 a& i+ m% {; h# R8 {6 }
● 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”$ C3 d4 P5 V3 w* D
1 }1 i3 c8 n) C" L" `$ j" o/ L3 c5 k. F● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；6 p9 u7 C x0 ^
4 w5 E5 e4 h) ?" t% k6 _; E
● 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。 n/ e7 s6 o6 O4 b* e. n4 c/ a
) Z$ q2 B7 i4 N, {7 S' e; k
基本应用
( a! J u; G/ A0 z6 V$ l7 u5 y) T7 o" x4 b8 k0 u- w" b
● 电源适配器 H0 J: O+ U+ o" X
● 开放式电源
2 q" M1 t9 g9 d" G4 j# h+ Y, v3 [● 数码相机和摄像机电源
* V! k' y0 a R" I' V: J● 电脑和服务器辅助电源
" i. D7 n' e' v# y● 机顶盒电源
: j9 m3 R$ O) [2 v; b& v● 掌上电脑电源
3 F/ s4 r" n0 \5 V- M1 p" n! M. g6 B0 V
引脚分布( \; g4 x4 [- t( `
K) J/ R* n! @4 V引脚描述* t! N! k$ S9 j- `3 _
/ C7 I! |3 E G3 Q$ P
x" l- c& P0 P. K+ i4 L- `2 \
典型应用
7 U; u, O. Q/ g1 G+ Z! C3 {
" b$ ]3 t8 j% n6 l& ?* y$ l8 y* ~4 ~2 |' |2 t8 ~6 J
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。
7 e( y/ R5 j$ Q2 V6 p) H _
- K. \% B; z* F4 A' k. F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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. u" k4 G5 Q# E- l" k+ j02、样机特性( ~; y- k* z$ s* I2 |' M
4 G4 Q+ R# N- u C7 A8 I7 X8 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。) X& v2 `0 k- n; r6 d, d; {: I
% d( s: g0 |% T/ Z1 Q2.1、输入特性：4 m o1 _ }' _7 }$ g. P1 L
+ `+ y- T5 p6 O: d. |' ^$ H8 L' J2.2、输出特性：
3 w% @9 s; a, x5 v$ u' j7 q; m# r# k. L7 j
2.3、整机参数：" N& W. U ^' P. x/ O2 P0 [3 r
! U! `7 O- q3 h2.4、保护功能测试：) Z0 x: j8 w Q* u( D
4 r8 s3 g% q! }6 @9 t2 x2 R3 g m7 R5 O( q2.5、工作环境：
- E7 G7 W( r8 c( r
! g- k0 e) y. b6 I4 m* Q. S2.6、测试仪器
7 b! m: s# D6 C! n. A# C8 u1 r4 u1 \' ]* i. N" K2 ]* X
03、样机结构信息
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0 I' P8 t5 X3 I- }) j$ p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。1 y2 p1 o8 F' _$ s3 w
8 Z5 F( X( i- U
3.1、电路原理图及PCB 版图：9 r/ h( {) T: S* j" f( \/ ^ d! k% j3 ~
+ `, B8 r! \ _/ u0 G* W（1）原理图：
5 W! |5 ?4 `) i/ }: S1 G9 I
8 a" ~; O+ ?, d（2）PCB 版图：
2 |2 m& T& u9 J H+ U4 F
* {9 v( u1 Q1 R* }0 R% A0 q z# P0 @4 @4 V& B* E% r- Z
* m+ _& Z7 j( o- J0 H4 q/ _8 A
3.2、变压器绕制工艺：
l. S' x4 @ W- w7 V7 R
+ J \8 m) f4 X& y1）电路示意图：
5 `7 X1 `, [: ?' N% s9 n) `2 ?; m C+ ~
（2）规格参数： h+ e# j/ [& }- {$ p5 V; W
! s1 S( s$ B1 W" y* J( u1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；9 N8 W. B9 b! @9 T& d1 O
2）材质：TDK PC40 或同等材质；9 K4 V; Q% | z
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
/ w7 |8 y4 {" `9 X7 T( l2 ^4）次级: 三层绝缘线# n& Y5 V- s$ X) M# T# S1 f
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质6 f5 }8 }) Z- b; A* L$ }
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
9 ], I! z7 l: N$ W1 @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）)- j. W0 O1 l5 z+ ?5 |
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
- |+ [2 R# N2 ~/ o9）成品要求:浸凡立水5 M1 D+ S6 `# |
4 B9 v' o0 U- ^3 e7 f# R$ M
(3)、变压器参数：: p/ V( r) I9 q! Y o
$ Y1 g. f% p" w* E( n# c% _
9 b& U/ Z* F' m（4）、变压器结构图：
" N9 N0 x3 o' Z% i j3.3、元器件清单：
% O; M; c1 g% H, E9 b8 U3 R3 q( E2 k2 `( n$ i5 ]) \
. n+ [4 ]- W; \/ g8 D) G- }4 L04、性能测评$ Y, q- s5 A9 X! Y
/ i+ t- C- _9 ?4 X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。
% z! J/ a1 _5 E
4 R- V& U" m- }; {4.1、输入特性：
: d& @3 p: k- D, o$ P, m+ v% y7 J0 A3 _8 D9 B' k+ y
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。) N2 Z6 ?# t4 a* Z. \# A7 g1 e
9 h$ f9 ^, q1 A) T7 y+ U7 Q5 p0 u表1 、无负载待机功耗(无假负载):
' Q% |& O; q, K. z! X5 P- h& V+ S/ [1 `5 G5 P, f5 O
- ]# c3 y0 ]" f; G- h4 [表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
7 O1 \% s0 e8 a7 \$ F5 w/ d; B' F) r. ^: o7 ]6 Y8 `
. E/ [+ T6 ]' Z6 J5 A5 f' Y6 Z& m \3 {
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
. c6 b: `8 d I) ?5 h2 z
6 ]; x; M @. h4 [' J7 X' H" ^* s! r! e6 J$ K
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:' U( @6 t9 j: D. y* R
/ X3 h! [' v, n. m! D4.2、输出特性：7 d; q O2 e1 m
4 j+ X" I/ q6 ?1 I
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
4 r5 s" u/ \- i. V4 `
) M- z! [. k& u/ a2 |: I4.2.1、线性调整率和负载调整率：3 B. R7 L, y6 e9 R, D6 m
: t% c; Z( Q( B; M* Z, Y表4 线性调整率和负载调整率:
9 X8 M4 M3 X) W5 M( Z8 u4.2.2、输出电压纹波：1 G4 m' j! g# F' ~
0 E9 Y) E3 a+ G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。
) X P+ U5 s' P0 Y; f
, F/ B; p r3 O$ Z: a8 N* v: X. u表5 电压纹波测试8 W Y# T/ j4 M5 y7 U2 A
. q x7 j; i+ B( t纹波噪声波形图：
, D7 V: s6 N6 P+ _& z$ n2 _9 c
; O1 O# i0 Z/ uFig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
) r6 v8 a J ?5 N" E' ]Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
; M" n+ Q8 A3 E O- FFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load C% J4 f) f. B% _6 u
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load 6 L' ]6 a: Z9 V% m/ N
4.3、保护功能：
h- I: ?+ N' r
+ s, K/ {2 e3 R& K以下涉及过流保护、短路保护的测试。9 G. n3 Q" i4 ]% a( q) p8 g
- z" {/ r, b# d- E y4 m8 _
4.3.1、过流保护：
+ N& T/ T0 i- \% ^$ B# Z' A5 v5 y5 W7 ^) u
' E& \* L0 e% @8 v
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
( B: |) Q. V$ W5 `& v
- u9 a( M; b8 r. J8 p05、其它重要波形测试
* U2 U! h2 g7 J+ R$ N( F0 i
( N) E Y9 r0 c( GDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：) \. Q6 g( A: p. G
0 K5 b+ c$ a, c( A9 \1 H' k
AC90/60Hz，100% Load
7 p7 q% O' i$ BAC115/60Hz，100% load 0 S+ {3 r0 w' n5 ~! w
AC230/50Hz，100% load
# I' P7 r' f; C: R6 B1 @AC264/50Hz，100% load Z7 l8 L( d+ S: m1 g
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S % p& h- ]2 i c2 Y
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS & _& ~ U) _ Y
06、EMI 评估测试
+ `2 p1 E% C& X2 a6 U2 `4 ]$ {- M9 B/ t! c1 R Q. D
测试条件：3 k' W. ]* _' L" n/ n4 b% N. @$ g
* |6 D3 T' R4 v: q9 F5 M: }+ z输入：230VAC50Hz；2 u. r+ j" D+ R0 v* ]3 C
输出电流：2.1A；- R/ u) [) r* d: l6 L
负载类型：电阻；" M+ l# j& x& B; M& e
限值标准参考：EN55013、EN55022B
. ]. ` s, v3 @- R
1 d7 m2 q" I c& g4 _5 ^传导L 线测试PK+AV . @% ~4 y- F# A; C& L1 u6 `% ~! L
传导N 线测试PK+AV ! o7 k0 W( S3 M
辐射测试PK+AV |
IP卡
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发表于 2022-12-1 11:30:00
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