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。
* ~1 D8 {0 ]- g. T I, ^ T4 W/ W7 u
01、样机介绍+ I) N0 i" e/ \0 R3 s; G' j
* p7 |: `; n1 {$ W4 Z, m/ b2 |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。
! t a% F% P) b; u
) `2 w* ~, J6 E1 `7 H& {8 z
) b/ @" r7 N! r$ b& rCR5241_5V2.1A 工程样机示意图
6 N/ E, t) |, a \关于CR5241! ~* K5 J; F0 J# w, }& T
5 k) H7 x l. {3 Q4 A' ]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。- n; H2 E8 n( \0 e! A
, X( d1 ]( F. I5 nCR5241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。
8 J" { a: ~0 Z& w
% P1 @' \, i b% {0 R& m ]: Y9 ^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。- e" x1 I# _. b- @( x, }7 h) O
% y* W4 f# j4 V; R6 uCR5241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。6 D8 b. ^5 q4 G# m
6 T* B9 @. T ^芯片特性5 s0 m" m3 E! W
: [& u+ C3 U- a; r. ^, R7 d0 ^
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；1 x- a1 A, ^; Z3 D) w- c9 |! b
7 a" g, ]# g- z+ B4 I. U● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；0 `+ r2 ^- Z Q, L# e& D
, E1 }9 t1 L& p) X- a: A a1 N$ ^" y6 }
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
$ d" C* l' a1 E: n' X
) O+ X# F" z; I* p) b. p" j% S● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
5 ^6 b0 ^4 D. @
9 N7 j* N5 P& T% o( v7 [8 \- L6 G& {$ z● 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”% |' b2 ]5 h; [( b
2 W1 G9 z) w/ G& l5 K: p) X● 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。1 Z, h) O# A: @
* A7 v) n, J3 R) _. \) d# h
基本应用: e7 [5 \$ A' e# O+ A9 q
9 }9 n) u& f: Z+ u, ^8 u6 N; ^
● 电源适配器9 R7 r _' I1 j( A
● 开放式电源
& E$ ?* b$ k8 u7 M: y● 数码相机和摄像机电源* l) h: B" L7 v+ U, A- S6 B) X
● 电脑和服务器辅助电源& I+ X; v5 Y, o( W
● 机顶盒电源7 W" ~+ i- D. M# N
● 掌上电脑电源6 y- [9 i% [+ k9 T/ ^, J/ [
8 R) b {$ J {, k3 D
引脚分布, W9 W+ b0 \; y: S8 h# d2 e0 X
% N% Q. y. G) H/ t7 g
引脚描述
f5 z+ j7 R8 K1 x7 z
; q J. F! N1 |2 k$ n i$ J+ ~0 Z. p3 |6 u
典型应用
" H% i% \+ z* V+ k6 v0 e8 {$ y) a c, c0 }' I* Y6 l" k& x
4 S k8 `3 J9 \2 H2 K
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。# V0 W; h- \- N7 u, ^9 V
! O! z; t) P8 n3 a( U8 x7 S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。1 n7 a* s# k d% ~2 U! h
; D8 V& O2 _! X- A: N5 v- ]% p
02、样机特性
- X- O+ ~2 K) n W5 E, ]
Q" |) }7 Z& ?6 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。5 d4 ^9 M0 G; W: R: @; L
`3 a) f7 s( ?+ G9 h2.1、输入特性：- P$ i3 v5 o! Z" d$ e, @
/ {4 N" O3 K1 [) k% h, s2.2、输出特性：) ^$ L5 B- Q! r3 u
; b! e/ @( n# V5 p: J
2.3、整机参数：7 O: |' S+ F, e4 l6 r8 B
) c: ^' I/ u- g! {# C
2.4、保护功能测试：
! [9 j3 p" ?$ L" n# y$ B% V0 U$ }/ V4 P7 ]
2.5、工作环境：1 |7 P( i: X' [, [4 h
1 A3 p Z. y$ P+ E: D$ o2.6、测试仪器9 ]+ e1 f% h0 h4 }
0 v2 t( d. T& \
03、样机结构信息4 h$ y" K3 Z+ V; e9 b
' _2 v8 R; o0 A* a$ N, d$ E/ f2 Q1 Z
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。' V. d2 t9 P' H. H, G! |, Q
' ?+ A# u% i4 N" r5 M3.1、电路原理图及PCB 版图：; @5 w1 s- k) U+ H
" X5 d" K0 g3 w( {0 D9 S: [
（1）原理图：
7 I* p4 j7 ?' x3 r/ G" f F3 R L) s, Z- n* x' }0 W
（2）PCB 版图： r' |4 s( ~' `6 ^5 j
6 P$ Q6 G6 X$ Z6 g0 u$ }! t
/ Q: m( K; G* F; Y' U' C, @! _( r1 g9 x) k4 |# B) a% O' P- L
' o- N5 R, Q. y0 u, K8 g6 p& n
3.2、变压器绕制工艺：! ~# b( V7 v3 F6 R6 G* p7 b( a9 V
3 @4 D0 L; Y2 L( E8 h+ M
1）电路示意图：
( c+ Y7 ^- H; y6 v' K
5 e; ?$ h: n% N（2）规格参数：
% g4 X/ A3 h Y# C* o: e/ r- b% t- d2 M. y+ n
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
# C4 c9 \0 D8 G( V# U" d1 u4 [2）材质：TDK PC40 或同等材质；5 O/ o4 `4 ~ Z
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
5 ~* j; M) y0 C. ?: P$ @4）次级: 三层绝缘线
* x) l+ l" J& j% E) Z/ Q& h5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
: U4 H( q. N: [$ B& y3 _6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ f# f x, I5 B7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)# B& u" S. |+ F7 _
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9 O: D8 ~ K& b9）成品要求:浸凡立水& }! g- ?& N8 x3 y d
& Q+ @- k2 F4 A+ H
(3)、变压器参数：
# K$ r& O* d; @. l7 i
7 j- W( n W [# ~* Z' }' \- s' B
（4）、变压器结构图：. {' T/ {& k' A9 q9 I
3.3、元器件清单：; b, e- q+ P- r) L$ Q+ e
% }5 a2 ?0 O+ d5 l$ F) @- F+ D
' r5 u# D: }. i8 y04、性能测评! P; ~8 r3 ~) v9 Y
+ ~2 K( B! _ R1 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。
# ?1 K N1 E5 x* n6 v4 N8 d
7 V9 u( ]! ^( a" D& x1 ?4.1、输入特性：* [- s: ]9 u, [" n
$ y+ S" N( ?( a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。6 k9 [. A% d0 p; w
. @. e$ q g K4 a$ ^+ R
表1 、无负载待机功耗(无假负载):6 L2 G; W6 Q b* ]9 t6 W
! t! g- k" p D ?6 P
1 ]- Z; A* `: _ m2 s+ A: q表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
4 W1 U: d( Q2 m4 f, e' W( K- a* ^% m9 @/ i$ V1 X2 e, N; Z J
* {. ~# j: B7 B: R% G
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:, p" ~! W; p& } E2 I% u- t
3 d/ y5 g4 n) A# _
! i) Z4 X, i/ e3 z' l' V表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
6 H$ [# j9 M. y9 s1 c( D* ?7 j$ B% F( n4 L
4.2、输出特性：% k. p" ^- k# y- t
" h& R2 q. z6 i6 h
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；; F' R( m" [ y, N
$ t5 K8 E9 `( Z% v1 P
4.2.1、线性调整率和负载调整率：. G2 g5 S& ~' k- _
! Q' C: @8 J' {: H7 `) M; y
表4 线性调整率和负载调整率:
+ N$ S. v/ C3 |0 l/ F: Y9 t4.2.2、输出电压纹波：
/ F& k; D( k# S0 z+ J ~+ Y, U5 L# F
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。
- ^# i- j8 o) J2 K* x4 u( C
% }# f1 R2 k' v6 G5 ~, S1 ?+ y; Q- b表5 电压纹波测试
7 t0 y s% T3 }0 S, ]$ j% P/ b# J7 G
9 @7 g, Q' a1 r' T& |# j纹波噪声波形图：' g0 Z5 J! A8 t, b$ ^
: u5 t5 X4 `/ g3 g: L2 XFig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load , w+ L$ q! r. c. D0 S( G
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
- f5 Z6 R4 [4 E. f9 a& |Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
9 k! W( v1 Y0 GFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
. s& T1 r/ ^( ^3 K4 y4.3、保护功能：
; M8 M4 R$ @; |% Q' {! O$ ~8 G q: E% [$ U0 Q6 Z+ I
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
2 i7 k4 ^7 i+ R3 I! p4 J {$ q3 V' {" |- V2 p6 O0 S
4.3.1、过流保护：
/ K) z" E: Q9 n- a; {5 v& a# e( P1 J1 H7 T* `) x3 i) |. u
) k7 i0 Z! [2 p: Q! Z
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A2 W) k; Q* Z0 C" Q
, @% I% C' L6 ]3 [; J05、其它重要波形测试9 [0 R$ m" i$ K0 M: w
6 j }8 r" O8 v8 F0 \
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
0 f/ m' F T% L/ ]
/ z* V: B2 c- C& Z- UAC90/60Hz，100% Load
& O7 }8 K0 T* j: i8 o1 d: z. KAC115/60Hz，100% load ! ]! b* m* X$ f6 J, h) X1 P
AC230/50Hz，100% load ; S/ T% N( l* u7 S8 Y5 O5 ?1 I& L
AC264/50Hz，100% load + A' C- T3 E/ C5 F
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
7 |, O- F7 d, \, A" TAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
4 `4 G$ A; i3 O' k0 T6 j06、EMI 评估测试5 W w6 Q( W: @, h
( a1 r: \8 b$ N$ W3 v) o( T
测试条件：
& _6 a( j- {8 Y" ?. v: a: l* k* f7 M, T, l, l
输入：230VAC50Hz；
0 i: Z, i% D- h& u/ p$ @+ g输出电流：2.1A；& j& V- o; ~# B
负载类型：电阻；6 f" f+ [( B# M8 m* x
限值标准参考：EN55013、EN55022B
# ^4 Q3 o" v1 S+ h- E: M! C
! m p' c( ]# J传导L 线测试PK+AV
; ~' y* |" L0 D- y7 Z' g. \3 A传导N 线测试PK+AV
" U. I% A. j! i" `辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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