本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑 ; i' u9 I: a `& B, P
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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。* ?2 j% G9 E4 n! j0 ^& q
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01、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。% J+ A+ _) u w7 R; E8 R
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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
/ E- e6 Y/ C p( i! V# o0 x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。. h J5 o! R0 q/ y" G
/ i! s- {8 M8 L- ?. y9 _' JCR5241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。) @9 C2 w& X$ Y4 G
- `9 z9 v, R' {! {* {6 u7 P1 Y9 a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。
- `0 `. c j5 E2 u8 m* ? D4 d" o8 B! Y1 d0 N8 o: N
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。
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" ?8 @( X. N! I% k! }芯片特性. ?' {6 T/ [* {9 \: ]7 E
1 o& U( A8 U6 c: t; ]& ~ ^● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；2 k/ K; s9 x% v1 \2 v
& n6 k* {. J1 Z) P( Z8 w+ N4 j● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；5 B N4 p4 A6 Y- I) D/ w
$ L: B+ ], [# N% j V* m● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
" F5 l' x' Z u# ]' q) c' ^
* w7 Q2 |& s4 Q' R. u2 d● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；9 A6 W/ u' I$ E; N l1 F
/ T4 x! `/ `: Q" N3 }● 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”: C' N+ A% r# X8 N! E9 L
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；& w: L- m$ h2 |8 I% F( p
, ]( W1 j+ u1 [) F5 m! ]7 f% q/ J
● 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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" U) n/ I$ i0 s1 ^' ?+ ^基本应用
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8 Z1 c5 G9 u. F2 e6 D6 k● 电源适配器5 U* ^1 P$ M) x/ V: l
● 开放式电源
! a1 g/ j# w c* T7 `0 b● 数码相机和摄像机电源
/ z% B+ j& o! P. a! u● 电脑和服务器辅助电源9 t# R2 s' k) d3 ?# v0 p) K1 y
● 机顶盒电源
$ v) V' w& K) x# y [, E. Z) y● 掌上电脑电源% q& u, G/ Q; C* H _/ u
, n; l, m7 V) b# ~/ m7 q( w
引脚分布0 }' X7 N+ g9 a+ J2 [( F
9 x* {! _# `- L6 D引脚描述6 s& t2 L/ J1 g( j9 x: o( y
1 U* @, z! t; W5 Q: r' I% D4 x" j% s* a; a/ {; Y
典型应用
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6 a3 n& O& o! b7 [& @ ~
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。4 T5 d. l. s8 i( |0 }2 |% N
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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。5 ^( X8 K. _% n2 P2 F
( t- X: e3 a- ]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。7 A0 U3 B6 k" e4 Q
, s% A2 J2 b/ X$ t. w2 U& |& A
2.1、输入特性：8 G6 f& J+ J0 Z
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2.2、输出特性：
/ ~" `5 P5 A: |) b+ I' }
- z# F1 d7 a' |3 J0 N3 B9 L2.3、整机参数：
7 y) b @7 L: i
& a V: q. t! F! O2 `. G2.4、保护功能测试：
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2.5、工作环境：; f6 g( X$ {) q; {8 p
8 G. M0 z# r. ^& ?; s0 h" D$ j2.6、测试仪器
7 Z( V" `+ j3 d& x% p+ M5 u
- O+ ~1 H$ j; T. `! a03、样机结构信息
& K, x4 y+ a& y! d/ U5 R
W' F& o0 f' A w, }. 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。' v2 D6 O8 |; I: a0 e
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3.1、电路原理图及PCB 版图：7 J e* L$ G. |5 k2 d3 f
m& S& Q% R; d5 p+ i/ ^（1）原理图：
( G1 k4 s9 h" I+ p7 T( Q3 R& d0 X' v5 c; b2 l% V
（2）PCB 版图：2 m9 h) `- V+ x/ P$ L8 i/ P9 r5 E0 U
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6 X" c. u) _- ~ L) {4 D
! K* j0 A$ n8 d/ e) y
' @5 Z( Z4 I- ?4 n) j- n' B3.2、变压器绕制工艺：: p7 K n6 e0 E' u# d. j
: z5 e! }- m/ o- v# U9 [4 p' k( Q8 ~1）电路示意图：
8 `7 r' o# y/ A6 l: H* G
K; T7 P. M6 w" o8 K! j5 ]9 _' E（2）规格参数：
" S- N" [7 w. o6 q( x6 J1 }/ D# }( I N
! @+ B N" I' [$ x9 c1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
7 y, G$ }1 R' h9 O: p0 M* i& j2 J2）材质：TDK PC40 或同等材质；& f% D+ A) r% q
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
/ S' m" B* U) X4）次级: 三层绝缘线
Z2 g! u7 W1 {3 K: Y5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
" t6 d; B) m: U1 m* Z% {6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；( F4 Y4 e/ ^' M* _! {" h0 d
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）)8 n; p/ `3 B0 k
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
5 O: l3 [, m! k7 U3 x: S! Z9）成品要求:浸凡立水6 m3 d" l; w# ?0 h3 V# X9 k: `
- W, }6 K3 d0 i& Q) d# k- d6 m(3)、变压器参数：. E2 P9 k2 \% h' I( T1 S! M9 w% F
6 L! X) ~+ w8 d+ K* g; H
( e [; j; B4 r/ I, M) f6 w
（4）、变压器结构图：/ F) U5 W) h* \
3.3、元器件清单：4 Z O3 w. _- Q' U
; g: ]: A- f7 C( m) O) _
, t7 y7 }. `% v' c5 y5 s04、性能测评
3 z4 d2 v/ e6 X' l" Z1 ]. V4 ~) 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。. c. @+ {4 d3 R+ L# @! g' x
& f' X b3 g' }$ j4.1、输入特性：
6 J: @& ^% _5 X8 f3 O, [3 b c% N! h. 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。
- V) A! t5 Y1 r! s; f8 f4 t
# ~' l6 c2 r7 d8 o# S表1 、无负载待机功耗(无假负载):* z4 {' D J% f4 k9 o& V
, t. F0 c' ]/ G, L5 ^" S
' d' v1 N1 c8 e4 m2 {% P, F0 f. T" R {表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性& }+ r P) o( u& X
! r/ M2 C. a* T; S' Q" V8 P: a5 O/ j% C
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:; P0 a& @& ` h r
5 G: P% U: t2 Y! C' I
9 l( E1 b$ A0 j
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
3 ]$ ]4 b8 R/ I$ q8 i: i7 ~& I7 W. x+ h% t& m
4.2、输出特性：
1 R" Q( \; U$ H6 C$ w' Q$ ~7 }) }8 L
$ H; Z* x% X, T9 J注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；# V) y+ O6 a" J/ G+ H5 B
7 {/ c% Y4 I1 [! `4 V$ F3 ?2 N
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
' [# z3 W+ t S b; l0 }$ z" x B C5 s; A- g7 e
表4 线性调整率和负载调整率:) r6 G* \% D7 Q$ L5 B
4.2.2、输出电压纹波：
$ i4 u. M2 m- `% I$ W% ^7 O: l- T0 x; b! a# W% b
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。
- ~( t# X4 @) ~) F' \/ r O+ `; R& E* Z* k" R( i; w6 _
表5 电压纹波测试; a+ d w* D) [+ S
% h* w# ~. ?5 o9 ?9 t) x纹波噪声波形图：
" ~' Q& M: p) F9 b" B3 ] j) r+ v4 M/ u9 A# |/ c8 ^- i( J; b$ m
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
; v, {0 }( i) jFig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load , r+ Z+ q/ [% x/ Q9 \
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load & d w T" x% o1 {0 H* D9 L
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load $ r5 m# E' K( t! `* r" T; y
4.3、保护功能：/ N/ j& i- S# ^8 T
) p" o1 ^# m) l p9 q以下涉及过流保护、短路保护的测试。
. }3 g) n; _- I- s- C( Z* S0 v7 x: z' X
4.3.1、过流保护：
2 o) i- y0 W) }& o) r( n$ o% o- n M8 d) L4 E( P
* r% |+ Y; z$ ]4 c! t4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
f: v# c& E* B# o2 n- y1 N4 z6 r: E8 f
05、其它重要波形测试
9 k" I; _3 G1 y" I3 d% m9 z' I t; x. v* U3 q: V0 j
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：8 |+ B! z+ r4 ?2 O
) V: }5 V h- _2 q9 L2 n
AC90/60Hz，100% Load 2 F/ J0 f7 O T9 j9 f: C
AC115/60Hz，100% load
+ c$ H( B2 U5 F& _$ Q6 tAC230/50Hz，100% load : L# ? B- ]/ x) D
AC264/50Hz，100% load % `1 [2 @; f" H
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
, o1 O+ O* \ _1 nAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS ) L& n4 }% w5 k9 b4 z8 j
06、EMI 评估测试
6 v. s" D: @! h3 ?. r+ |, Q' I: L; }# A2 V- k
测试条件：3 q( R1 \& s- |% Y- Z
/ l; L! x! v7 P输入：230VAC50Hz；2 m# Q' f4 S8 z
输出电流：2.1A；
! J+ U8 \/ W# o4 O负载类型：电阻；7 o9 Y- @8 B4 x0 C/ k9 X5 x4 [
限值标准参考：EN55013、EN55022B
1 x! [$ d i' p: z1 M8 p9 ^ n) g
: D& w: Q9 ~4 \; ?' D) ~传导L 线测试PK+AV ! |5 m. W, ]& E8 k3 R6 \
传导N 线测试PK+AV 9 W( R2 t5 U" {
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