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[方案] 助力国产替代!不可不知的思睿达12W电源适配器方案详解

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发表于 2022-12-15 11:24:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-15 11:41 编辑

在上一篇文章中,我们介绍了本公司的5W充电器方案,控制IC采用了本公司主推的CR6245。接下来,我们将介绍本公司另一个国产芯方案——12W电源适配器解决方案,该方案样机PCBA尺寸:67*35*19mm,是一款全电压实现12V1A输出的电源适配器,它又有什么特性呢?让我们接着往下看。

01、样机介绍

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12W,恒压恒流输出的电源适配器样机,控制IC采用了本公司主推的CR6267SG。



CR6267SG_12V1A 工程样机示意图
CR6267SG芯片

CR6267SG是一款高性能原边检测控制的PWM 开关,待机功耗小于75mW。CR6267SG内部采用了多模式控制的效率均衡技术,用于优化芯片系统待机功耗和提升效率,同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术,保证了芯片在批量生产过程中CC/CV 输出精度, 内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围(90Vac~264Vac)内输出恒定的功率。

CR6267SG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),CS 引脚悬空保护,输出短路保护,内置前沿消隐电路,使得芯片具有更高的可靠性。

主要特点

● CR6267SG 内置650V 高压功率MOSFET,反激式原边检测PWM 功率开关;
● SOP8 封装,一侧引脚(5-8)全为内置MOS 漏极,方便散热设计;
● 内置软启动,减小MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;
● 低功耗以及良好的负载动态特性;
● 具有良好的EMI 特性;
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP”等多种保护功能;
● 原边反馈,无需光耦和TL431,可调式线损补偿,IC 基准精度±1%;
● 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。

基本应用

● 小功率电源适配器

● 蜂窝电话充电器

● 数码相机充电器

● 电脑和服务器辅助电源

● 替代线性调整器和RCC

引脚分布

引脚描述


典型应用


样机PCBA尺寸:67*35*19mm,是一款全电压实现12V1A输出的电源适配器。AC90V满足启动时间的条件下,实现AC264V样机待机功耗仅为74mW;同时效率能够满足最严格的“COC_V5_T2” 能效标准;全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。

整机(含套件外壳)可满足40℃环境温度满载温升测试要求。样机具良好的恒流输出效果;同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。

样机的变压器,采用了EE16W加宽磁芯(PC40材质)。变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。

02、样机特性

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。

2.1 输入特性:

2.2 输出特性(PCB END):

2.3 整机参数:


2.4 保护功能测试:

2.5 工作环境:

2.6 测试仪器:

03、样机结构信息

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。

3.1 电路原理图及BOM:

3.1.1 原理图:


3.1.2 元器件清单:

3.1.3 PCB 布局&布线:

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线
3.2 变压器绕制工艺:

3.2.1 电路示意图:


3.2.2 规格参数:

1)骨架:EE16W 加宽立式(5+5PIN),Ae=38mm²,槽宽8.5mm;
2)材质:TDK PC40 或同等材质;
3)N1、N2、N3: 2UEW 漆包线;N4: 三层绝缘线;
4)次级绕组从变压器顶端进出线,磁芯接地
5)绝缘胶带:3M900 或同等材质;
6)初级绕组感量Lp:1250uH±5%(测试条件:0.3V,10kHz);
7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.3V,10kHz);
8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min;
9)成品要求:浸凡立水;

3.2.3 变压器参数:


3.2.4 变压器结构示意图:


04、性能测评


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。

4.1 输入特性:

本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz 到264V/50Hz)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。

表1 待机功耗


表2 输出100%负载下的输入特性


表3 效率测试(1.5m 24AWG Cable)


表4 效率测试(PCB END)


表5 能效等级评估(1.5m 24AWG Cable)


4.2 输出特性:

4.2.1 线性调整率和负载调整率: (1.5m 24AWG Cable)

4.2.2 输出恒流特性:

4.2.3 输出电压纹波:

注:纹波及噪声在1.5m 24AWG 处测试,测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容,带宽限制为20MHz。


R&N @ AC90V/60Hz,No Load

R&N @ AC90V/60Hz,100% Load

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
4.3 保护功能:

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护及恒流特性
4.3.2 短路保护:

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4.4 系统温升测试

本项测试评估成品样机(含配套塑料外壳)在40℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值。测试条件:输入电压分别为90V~264V,输出电流1A。

测试样机及配套外壳
温升测试:

4.5 系统延时时间测试:



TON_DELAY @ AC100V,100% Load

TON_DELAY @ AC240V,100% Load

THOLD_UP @ AC100V,100% Load

THOLD_UP @ AC240V,100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V,100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V,100% Load

4.6 动态测试:

注:输出动态负载电流设置为1A 持续5/10ms,然后为0A 持续5/10ms 并持续循环,上升/下降设置为3A/us。
AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.7 其它重要波形测试:

DRAIN(深蓝色)端、CS(浅蓝色)端波形图:

AC90/60Hz,100% load

AC115/60Hz,100% load

AC230/50Hz,100% Load

AC264/50Hz,100% load

AC264/50Hz,100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz,输出短路,IC 漏极电压

05、EMI 评估测试

测试条件:
输入:AC115V/230V/50Hz;
输出负载:功率电阻;
限值标准参考:EN55013、EN55022B。(辐射测试结果仅供参考)

AC115V/50Hz 传导L 相

AC115V/50Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

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