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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5 ]# \$ t9 L* z F: T- F- ^/ L01、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。
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9 v8 T. t6 E# f: H5 B$ M$ b$ }( i/ x6 z! p2 U5 R
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图 1 U- Z9 A7 @) i( `
关于CR5241
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/ m; w y, Q6 Y2 p0 _& D8 u9 y8 w: }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 M3 o5 q6 G5 _& b4 d* J
0 V: m( f! M+ |4 j6 d; j0 [, C
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。) H+ ]. N: M3 {$ M. r
: p$ l- y T( p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。. F* s( w- m$ C+ t5 a& q- J
1 O0 N+ |# x! l. v+ i/ jCR5241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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( w: Q: l9 v6 k* I i芯片特性; W5 D. R4 T3 m0 i6 ]2 L% B
: a' |" p+ ~7 @7 F5 g& { G: N3 L
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；) w; a+ H0 [4 {, g$ z
; r, E; s/ {: I" s" J) ~& v5 ^
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
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# r) D/ N" d1 u● 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；
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4 G, L; l. L( X# I6 o+ j● 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”
% N. A& _* c: {6 a. O; S& s* b8 G9 ?7 f$ W. ^& @$ O: w/ R( e$ p
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
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$ U; k @8 v2 x● 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。7 ]- T8 }2 C; ]) W. _
" F) a( P) O& ^# K基本应用
( ?% O; n* F3 \1 ?+ T; D0 A1 f+ F; h: Q; A' ^, Q
● 电源适配器1 F: x+ F6 v, N+ f7 ^/ \6 f- E5 `
● 开放式电源
9 q; |" E, R7 a+ i● 数码相机和摄像机电源* l f& Z0 y$ a0 z/ B4 |; ~4 H n
● 电脑和服务器辅助电源' @0 W- o4 n8 ~) D# M `/ w
● 机顶盒电源5 v) t! Q- Z3 m# o5 z2 ~9 w
● 掌上电脑电源/ I s+ r% {! ~, U
9 }. i6 _5 i3 l! K, N引脚分布# k9 P5 u: f" J2 ^/ R7 ]
( p6 }+ y, b/ i& _& `引脚描述3 U$ b+ K3 \. o4 @2 x# a; l. A
9 Y, G% n/ v' ?) O+ F6 z$ |8 r) ]
/ g+ q( Z: K! w) Z- j2 u, B典型应用' D3 Q3 z8 ]* p$ V0 g
, A/ o2 } C# B
- W: v {& e/ p4 P4 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。
; v) b |4 [' ~ u9 w g, j: f# X7 T+ x/ 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。% Q' E/ N, m+ P
6 \# Y3 E& T% p- N( F$ @* M02、样机特性- R, U7 S! y; G- g8 a
! _3 m6 |( |$ m, `0 f
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。. n8 a) y8 D) F- ^: R* U1 n
! I R0 C8 D$ {$ j
2.1、输入特性：' ~6 H8 D: @) S3 b2 h% Z8 D( n3 P+ R' ?
. i0 ^ A( o7 v G2.2、输出特性：
* N7 `+ R' y! t; C$ \0 }3 B+ C0 Z' }
}+ n% S6 A# q6 j; H2.3、整机参数：
d4 b: d9 V) \# {, e3 ]7 [" z0 i0 N1 ~$ ?6 b3 u4 Y, l$ [9 y
2.4、保护功能测试：
) m/ k' a a6 ~( s. O9 I( C, o" v; g# r3 V* `
2.5、工作环境：
9 q! B4 l# y- N2 c Z- u( ]8 ?) s% d, }: K& O, g# T% z
2.6、测试仪器* j1 a/ g5 w0 w4 W
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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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3.1、电路原理图及PCB 版图：
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- B4 S; Z G5 q! T( C. b; `（1）原理图：+ T4 y2 g& n. s9 _/ f: J5 {
' A: K) D/ I% O5 E! r（2）PCB 版图：
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W1 |& ^+ D! Q3 C; W# x
+ `2 n" X8 V1 ]8 n# R3 W3 ?* {! e( w/ q+ P. A. {
3.2、变压器绕制工艺：
' L( Q% E: }8 Y. }; f7 u
9 d& |3 s* i7 T1）电路示意图：, j0 z* F, X8 S5 q, Y4 G8 f2 f
4 s" [* F( Z5 G! g1 k（2）规格参数：
* Y3 k/ X5 | O7 S% g- A b- m* x9 f' G( r
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；' Y1 I) j- v0 J, x( P9 U
2）材质：TDK PC40 或同等材质；5 u' \' x& h0 F3 X+ W
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
5 V5 X) e7 L; h6 s) C: {6 O d4）次级: 三层绝缘线
' V# ~1 Q2 }; D$ Y" A! F5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
' q# q' e5 ^! k; N# |* H- p' ^& g" {6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；* ?) l" l% B! c: y
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）)# u) u# h5 u: o$ _, O, a* E. a
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min5 ?; ~& J5 F' {9 X% F+ K% l
9）成品要求:浸凡立水& C$ M# m+ b, j" F2 O( ~6 \0 n2 C
& P2 R; L' t- d; t' g; E) Y0 f( }(3)、变压器参数：2 T1 N1 o( l& a5 y" |/ t' K2 ?0 j
- n3 ]/ p' N2 F, |
3 W- F6 d" Z* {1 t5 Y（4）、变压器结构图：! u% Q6 M9 a T9 w
3.3、元器件清单：
' C$ s, F1 r* W& D3 b; W, |5 N& `
8 N6 e" I; E& e5 E! _: K2 p! _6 o
. O( S) q, Z9 H* H. x04、性能测评1 W; ~: {( _) D/ m2 Q+ T! \0 W
4 H4 A) a4 Q! m
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。% |3 r3 O8 w5 L$ ^; t
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4.1、输入特性：. C$ _! t7 r, ]3 D
- V0 t: g, r$ Q1 j
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。7 X$ e# w9 ~* S8 D6 B
9 [* F# t. z+ E& I% O$ k/ u表1 、无负载待机功耗(无假负载):& Z# c0 d1 n5 j) Y" a4 L
4 [" B" K+ S# Q% O% D, D& g
% k" `" h8 e, u6 r1 |0 }" P( E表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
& W; Z; S# P; B) w+ s; V7 X% P! j8 d- w$ _5 ]8 f. \2 M( x6 o5 l5 h
7 I2 y- @* {# w8 {
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:* j: y% ~ c5 Y7 K+ z5 e% f
3 t& F0 B2 f6 \# _) j/ [. p- u
( V7 A& \, S3 Y9 Q
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:9 G% E3 }. L; X! E
+ ^6 c. u* e3 o8 c4.2、输出特性：( ?* V5 A3 G# A2 R$ w. ]% O
) M0 x8 z- L g1 h注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；8 b0 i* I% K0 K6 \1 N8 \1 f3 L6 D
" J* Y" q& @ C% b. j1 q% n* I4.2.1、线性调整率和负载调整率：
8 }7 R: V! V! Q- Y* _* G8 }* A+ f1 X9 J q/ Y& E4 L- l% Z/ D3 P
表4 线性调整率和负载调整率:+ G8 H8 J m- |9 j* w7 T
4.2.2、输出电压纹波：
6 z2 ?4 K* r% [2 \, f. G) d. L% @
% c) X: Z) z4 D, J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。
. c) ?4 n# \. x) T$ v j; |
( D' Y, p/ D2 J9 ^& D表5 电压纹波测试
8 U5 f# ?% B4 r1 {1 q" k6 A, ~1 r1 L: c& J! Q ~+ a
纹波噪声波形图：
) W0 f* R. g6 n; Y; [+ i/ H
3 m, y3 v/ ~: C( S: ], E% V, pFig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load * a- s% k( k* I) W" \$ t _/ d+ j
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
9 F* y" V, m/ N9 J! ]Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
4 N& ~2 L( a1 [" c- ^; gFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load ; j9 l" Q S1 X- v' q6 B
4.3、保护功能：
8 b0 @1 W) D8 K8 {7 ]0 ?$ n9 @# \8 m+ U7 f- h M7 l
以下涉及过流保护、短路保护的测试。/ }' q$ E( o+ E4 P. Q
; G. x: Y2 Z/ i5 @0 i
4.3.1、过流保护：
' b8 K; N' t7 y6 j4 _! W1 Y+ f# q/ R/ @1 x, C7 s4 i
9 ^. T( k5 c" Z
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
# \% F' V0 p& u2 @% ~
5 O/ q( s# t% @% f7 f2 e05、其它重要波形测试0 M- B7 |6 _" C' J$ \- t
9 U$ M2 A3 I6 VDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
N) i2 K/ ]6 w5 J# v! }6 U0 V R' F( P: {( b2 E% B7 O8 }% j
AC90/60Hz，100% Load 9 h2 e# c `) `. `# b
AC115/60Hz，100% load
% Q4 ?$ l$ Y- N; Q) cAC230/50Hz，100% load
3 e9 L& o& }* q3 hAC264/50Hz，100% load 7 [' i& C3 x+ ^& M* n4 z
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
# D+ ?: M5 F) s$ t1 yAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
( z) u5 {/ E5 K4 A06、EMI 评估测试
6 Q* |6 {$ S8 {- L& M% a
1 x: J3 a6 S( @0 \; u* `测试条件：% w" l# g& ~! Y; o) e: P" }; M
D9 Z4 I0 n- L2 G: S& b E/ r输入：230VAC50Hz；
# _4 R+ v5 P1 k输出电流：2.1A；. O; t: _+ X5 c0 U; e
负载类型：电阻；
! C, X- ~& g# m- G5 ?3 @$ ~限值标准参考：EN55013、EN55022B
% }) F3 w% Q4 F5 i; ?, R* Q* ^9 |, |( V
传导L 线测试PK+AV
$ c" r5 _9 G! a7 `2 l传导N 线测试PK+AV
! f% D$ e" Y" z4 D0 m辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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