本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
0 g! S& E$ a* d: @( X4 i! b8 Z. [8 t' V x0 r# Z' s
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。3 G1 B* k6 x1 l) F- W
) n ~1 m Z( E3 [0 A
01、样机介绍
- P( m, e$ V+ d# r& h3 Q
$ j2 h; J) v# j* r5 R2 t9 n7 U& A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。/ c, x9 L# K% C$ o" D0 R
) i9 K; T5 S2 t* I0 G8 W5 M( ?9 U
0 w n& j" t; E( w: z1 a9 aCR5241_5V2.1A 工程样机示意图
2 q* M. x* j0 G3 ~( r& M! |关于CR5241! P* i' \ z) Z, V2 U5 V6 V
5 p' S& `3 _! N n* ]9 L- [" ]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。$ `+ |( B1 u3 N4 Q# ~) E0 B" j
( b) m, |9 L, G* \; S8 ^# g( aCR5241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。
% y& p6 l. u- N+ ]7 J' L3 |2 q' H( N+ N& A3 ]. W
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。0 V! j, W- s" r% I* V: y
; {5 ]& _% Z4 t0 H$ |, C5 S
芯片特性1 k0 h. Y& n# d4 a" Q: N
2 r+ n% u7 p. Y' ~2 c/ ]7 I& ~ O● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；( o9 ^/ y3 Z* U) c* ]+ b$ j
$ c2 f1 C. F D" s' e/ W0 W● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
0 c* ]8 l! ~- t1 B* H: y+ j3 r
; M# e5 w; }# [3 E& Q● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
9 a' G5 R4 I, j5 E7 R+ S' b+ V& M& d2 {
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；" v9 p+ z2 B0 F+ U, F/ X
/ L: y$ G6 V# K! z0 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”+ k [& I# A1 @0 ]. G
" v; m& Y; X/ D& ]● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
5 `3 z; }3 L- H$ C/ S* b/ S0 @
+ H" L; e) w$ @ R2 u● 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。: r9 C, g7 ]: A
! f" v+ X; s8 ~. S基本应用& L) E# N& s4 w/ X- J% W( a4 _
# \3 d) k( @' K
● 电源适配器
. j8 W2 a- E9 T● 开放式电源
3 U# G$ D( Q' k' y8 A. g● 数码相机和摄像机电源
7 U4 N0 ? I% x9 N1 I1 j● 电脑和服务器辅助电源; s$ b3 h( k; p
● 机顶盒电源
4 {% ?& @2 V4 n2 Y% o● 掌上电脑电源
. K3 @4 ~8 i5 O' P$ Y" q# g+ q- p, a$ B* L/ s
引脚分布
! u# ~3 J( A2 n# \5 \% k
5 X; `- |% W4 f9 [引脚描述9 q7 o2 s' U4 G: S! ^5 o7 L
3 }! V( U1 J" s' b
" Q) D/ \6 j& L# c' R3 m典型应用) d% Z3 W- Y7 h& ^6 C$ i/ n( ?' `
8 J* D1 O0 ]& j" X+ d+ d2 i4 O4 e
; n7 R6 j5 L' z5 X+ f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。2 k8 i) D V9 F" Y
& X' |# X! i1 G6 L# c$ B
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2 k3 ` H ?/ b4 u! Z3 `" ^
% Y5 K/ s# `) V( i5 Q; R2 p- ?" Y3 g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。
2 F I4 a5 C: d, p+ U0 g
4 f% [/ L% |1 x6 O2 u9 |& S" \6 R/ U2.1、输入特性：
2 e( j0 j! ~( I7 M; Z2 q8 M
3 S$ _! v* [! I$ Y2.2、输出特性：
% F! F W5 n7 n" M5 V- e- [
9 ^% _! w: [% p5 _0 s1 L; ?$ B8 F4 U2.3、整机参数：
8 T$ ?" E- p, M; i) e$ K- B C+ L0 x* ]; l
2.4、保护功能测试：) \- b+ @* y) ^0 K
+ a# ^, Y6 }3 i& `# {. r
2.5、工作环境：7 o9 W4 r: c6 V) T
& ~; M: c7 W$ C* i' p2.6、测试仪器* _/ F, a; F$ i3 b
3 m# i" L8 G) [6 J
03、样机结构信息( h# q4 Y" P# a, i+ p' }
! Z* o6 i/ F0 [
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 F- X6 p9 l% w) D* N- @8 o8 t* o1 d
3.1、电路原理图及PCB 版图：1 q+ P& z& `+ O) f% b& |5 X: n
1 f" @( f7 i- G3 r R
（1）原理图：
: w2 L1 U& v$ o& Z; J* C. w6 M+ U% O
（2）PCB 版图：) u# H% |4 P6 b
* S/ r( U5 B f
: `( b# E6 j3 y2 D- j X U8 Q- U, e. T) \3 b
+ N. s& W/ G: W: a0 A3.2、变压器绕制工艺：' A' t2 |& G# r2 z4 R$ ]
W$ M4 g, n% Y K( F5 i2 l& x4 D
1）电路示意图：9 h. s# V1 t1 S- a/ E5 k
+ t4 o# f$ e2 f! W
（2）规格参数：
, m0 j; H: _) ]) j; f
! s9 S( M7 {" f- {( b/ s1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
8 t5 j& `. k5 c2 T5 d/ |2）材质：TDK PC40 或同等材质；( m0 m4 I3 p% \/ q% `# d6 M9 D
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线0 N8 R# p! I! ~3 L' q9 t& M
4）次级: 三层绝缘线6 V0 c. x6 I: r/ m; v3 j# J
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
: q2 w7 E a# l% \6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；6 L& _2 U% n$ H$ B9 Q# N7 j
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）)7 k+ ]1 o1 i8 J9 k3 j9 U r& K7 a* M
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
: j, \+ k% N- ^9）成品要求:浸凡立水( g1 V) g0 M; \5 \! |
' f) X( Y+ f5 c0 m7 _. p
(3)、变压器参数：" m* A' O4 J$ E8 J* u4 {
' P, P" a' F+ x9 v. @) i w( }% f7 o7 ^
（4）、变压器结构图： r7 Z) k# Q) {/ U% v1 [
3.3、元器件清单：
( U5 }0 r! @1 { u
2 p2 P3 m0 G1 ?" T9 V" L* \
6 U$ |# r9 Z N6 k: R2 {) r04、性能测评
% N; C' t1 d* t9 v Z+ F6 ?0 [3 i) v9 y e: }! ?# d8 ^
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。: O. s/ ~' j, P* N
* P# v6 ^( c. g; O% |( V- ^# h4.1、输入特性：* D9 o( r* V) D0 H1 R( I0 B
: @7 ~ [: v/ z; o4 d1 O+ 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 T; d& p" m1 n8 F0 |7 P" I3 i
, l& Q9 Q! b* D6 l- x表1 、无负载待机功耗(无假负载):. R7 W: z9 @8 u
# t1 _2 o" |0 D$ u, [! y# a ?1 e+ `3 V! K, l1 A( q9 N$ P
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性3 ^ |7 v3 P1 d: W) G
9 T7 x1 k5 |4 f+ w; q0 b
) E9 ^2 c- N( ^9 j8 r
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
/ f1 l. k/ y J4 f
9 o) `3 m, a& p
; p# d# r* S# Y, r6 W) z7 b0 N表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
* X$ z3 O; m3 p$ G! c! d0 q' B+ V$ ?
8 u! }, Q" K5 J8 Z% F4.2、输出特性：
/ }0 R- n8 X9 K& B z W2 I5 j: i3 |- j% Q7 o- [' r9 _, J7 N! d) F: J; o
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
8 y# F. S3 g4 O' ^$ D8 ^& b" D4 n. E& D7 }5 \
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
: ?1 J8 h7 p1 s: _% \: d/ A) \" y! b* e/ Y6 \. j
表4 线性调整率和负载调整率:) C1 Z: w. q* O$ {* W v4 I
4.2.2、输出电压纹波：
1 k6 Z6 h; C' Y7 ~, `. m' N/ w0 J7 s) t2 X& A. a
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。
6 T: u' X: S A# |5 [$ B8 }8 i7 N% \; l* ~+ Q" j/ @
表5 电压纹波测试
0 @( K3 @+ R* E* n) ^1 o% C5 c1 L3 M- q+ U$ \
纹波噪声波形图：9 @5 P0 y$ g5 `; A5 t! z
% ?7 c) d3 \( y" t, I4 u* Y
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load ! b& r% m3 J7 \1 y1 A( g8 d+ {9 O2 p
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load 6 H2 T; L$ f7 N! K) D# k: X
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load / s1 o1 f: @& A( U) |
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load L% l% T8 k8 r
4.3、保护功能：
/ ]7 b+ O ?1 y( ]9 K. }4 t. | d& u( H0 I% e
以下涉及过流保护、短路保护的测试。" ?% `# p+ k; p9 z
! o' K) b4 `5 n0 R( u* C4.3.1、过流保护：
$ g9 n* R7 x6 e6 G$ X- V& T/ c8 u+ [2 z' A# S( i2 e* D! G0 }
1 R7 [+ J; u$ Q
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A8 V4 R3 |2 e6 K$ @9 T1 q" X
2 n) s( n* M$ ^
05、其它重要波形测试% b& E3 `& J7 G m
1 ~8 R3 u- B& g+ f
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：* H2 x8 N: g! q; Q5 R8 p
8 n9 R5 x1 O+ d, M a- j* N% IAC90/60Hz，100% Load 6 }( C. m3 J: f
AC115/60Hz，100% load 3 G5 \8 e1 s' J0 |* `7 E5 H
AC230/50Hz，100% load
1 H7 q, i$ B# W6 C9 h/ C( ?7 A) iAC264/50Hz，100% load , |& k/ n% s, D$ H
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S $ v2 v3 d" N& D9 w7 p* Z
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS $ [: A6 a k O3 O
06、EMI 评估测试
$ f) c" ]+ S u! {2 b
1 Y1 L! T% M& g+ j, D3 ]3 }测试条件：( o" B: V- p/ A+ p( I8 G' @$ x2 ^6 q
+ Z6 n) x. ?& A; c% v# W输入：230VAC50Hz；( P* T. m( m6 l$ R% `& P
输出电流：2.1A；
+ w9 e5 e! y* Q, T负载类型：电阻；' o9 w5 M# e6 ?) |4 ^! Z
限值标准参考：EN55013、EN55022B
% N1 W" f7 l7 { R3 `6 j _/ {
! |- q( r8 z; q( Y# Y1 ~; t传导L 线测试PK+AV
% J# N# C, V- Z6 d; L" h传导N 线测试PK+AV : W: M, H" G2 ^$ C" F- }
辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡