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小功率12W充电器/适配器方案,需要搭配这颗国产IC~

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发表于 2023-2-2 17:16:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-2-2 17:23 编辑 - q: S% K  o6 R1 g5 s! }
/ s3 p4 S* W) a" B( e
在之前的文章中,我们介绍了基于本公司主推的CR5244_12V1A充电器/适配器方案。本文,我们将介绍基于本公司主推的CR5244_5V2.4A小功率充电器/适配器方案,就让小编带着大家了解一下吧!4 ?2 t6 A0 e- k: g6 t

. o1 _+ a4 Z4 a$ I7 Y  C8 T! n01、样机介绍
. R7 n1 |0 b" f$ d3 `1 r) k3 W+ _2 ?, M3 s
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,恒压输出的工程样机,控制 IC 采用了本公司主推的CR5244。
) I' Q, L3 e# Q1 G
3 f( P5 j8 @9 t
CR5244_5V2.4A 工程样机示意图

: c) w; e4 b; c5 v1 y& q1 @CR5244芯片3 |7 u, z/ W" e

, n" T0 w0 z8 H7 m; LCR5244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。CR5244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。6 f  I3 H, d; o4 I, s" X& V

  y( g2 k7 U( H# f4 T特性
8 V6 _  ], G' b1 l1 X5 w9 Y% k1 R; a) b
● CR5244 是采用内置600V 高压功率MOSFET,反激式PWM 功率开关;
+ O, L0 p1 ]  L- i" z5 x3 L- r, b) p+ d- p2 [5 q  t
● 内置软启动,减小MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;
4 F1 S; s% F: o5 }: j  h( R1 n) _; L( U; ^
● 65kHz开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的EMI 特性; 2 w% E: D  a' e

" `; ~, D, a& z( |3 F1 Q6 E● 全电压输入范围,待机功耗:< 100mW;
$ U* M% L5 c* P: e- L5 V
- d4 t( C6 }1 M; ?$ y● 输出接18AWG 1.5米,四点平均效率:>79.94%,满足“能源之星 V2.0- VI 级能效”" A/ m% n! g" y0 R' P  J

1 y6 t) l! j! Z! b% ]● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能;
" Z6 Z' m4 M3 ]# @: S
2 r& y8 D' u0 o/ @& P● 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。4 p6 p$ C6 N, l6 e9 x/ Y2 M. _- I
3 f$ I' _9 G8 K* A
基本应用: u/ [" y2 V* V4 e4 a+ q( x
( s" D. b: O" {
● 电源适配器. I9 |! V; F5 \. J' }% J! P
4 h+ l" ?, J2 Q/ @' g- u0 @
● 开放式电源9 d$ M6 _. f6 ^/ J  Z6 Q  S' ~; V
6 G. F; \5 E6 K
● 数码相机和摄像机电源: q' H* w8 O' g( K+ S
! a3 Z  R2 @: ^( \0 q
● 电脑和服务器辅助电源/ @5 u" j$ ?- ~; S. S

7 G" f& i# X! u0 t● 机顶盒电源
# d# }' k  @. S2 a5 N: Q( G2 T# I1 D) P
● 掌上电脑电源2 m7 d5 i$ b2 q- }- T" r* t

6 o3 d* \$ J" T0 |% L引脚分布
3 a' x  W" o" M7 O: r2 O' W3 G1 o, e! l5 \" A8 ?9 |* U9 M) ]

" x+ v* W+ `8 P引脚描述
1 X" f2 y8 e4 S! S; a5 ~4 Q" M6 i% H, T; \* H

9 S' O/ {! Z! l5 l3 k; L典型应用9 U) c8 \/ p3 h+ z2 y4 p
0 y' K+ K$ B5 W" J7 K: A7 l5 u# U& G

4 S. ^& k% u) p) d. O, [! Z9 Y) E! Q* D该样机大小65mm×38mm,AC264V输入待机功耗<100mW,平均效率>79.94%, 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。
9 M# g) m1 J( H2 Y5 D
/ r+ g- I6 D! k样机的变压器,采用了EF20磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。
" L+ Q8 i3 P8 ?# |/ A. ?, ^5 C' i& J
- {( Y$ j) ?4 T8 c- t2 P8 c6 a02、样机特性
  i& W! x3 _; i. \. E& u+ E
. w2 `9 ?, e" I* k2 I( t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。
( [1 }7 X. w3 U% B4 F; l* L% D1 M- g( e1 _$ d0 F
2.1、输入特性& T" D2 `" K& z7 z# `

- s- |8 I/ M% @) d' n& d
6 k0 a" U7 g6 ~) g% s1 C, f+ ^2.2、输出特性:* ?' I& g( B4 p: p

* g& |6 X& L8 }. M. I9 U2.3、整机参数:
* k. j' v: T1 j7 M

3 ?( G8 K0 P7 _0 q& O" y$ V2.4、保护功能测试:' I+ T+ @( j* }: Y6 K$ l0 X! ?9 }

/ I% d9 f! d4 D  g: Y2.5、工作环境:9 B* p' W+ X. A0 W: ^

( w9 I) N+ h- s2 i) \+ V& g, m2.6、测试仪器
' q% D7 M: p1 U4 R
6 F5 W- h1 u( |% ?* ]1 ]# H5 K( j
03、样机结构信息
, |. J& J( b1 i  v( R7 P; Y
! ~/ D! Y2 t  i# V# {' A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。 $ X& y  G% M' O  b% v' Q
1 Z" n8 d# }1 L6 y
3.1、电路原理图及 PCB 版图:
& ]7 q' C% b# l4 v" }( D5 ~, i/ |$ v# ?5 y& ]. U# M$ j
(1)原理图:5 Y6 Q8 K# F3 T/ H

% P3 C" Z) D, x; |
(2)PCB版图
, T) c6 T2 R7 K! ]3 a. S4 n9 A; }( Q3 M4 m; g; s) m( _
1 {$ Z* \2 ~6 c" }
% M- \+ x9 l4 x, S# I# H% W

: [  @/ M" y  G, N. n1 l+ I& W3.2、变压器绕制工艺:
9 X9 `  u  ?6 l$ S: b0 L3 Y0 j  U2 n
: W2 f# u0 Z- t. R5 m' I(1)电路示意图:/ O1 D1 @1 O2 S

& g/ s8 y. H" m8 h! D' r/ {

9 Y3 s9 x9 b: U* g" l(2)规格参数:( K: j: X6 F4 P% p% m$ d

  p! ]( T3 A( z8 Q$ B1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=33.5mm²;" T3 P% R$ u+ J* a# A! T

- F, |( n  s2 I+ T4 z2)材质:TDK PC40 或同等材质;
4 X& f" Z: {1 `: v# N# r. K) x/ \1 q, q8 I2 ~. ^9 i4 v
3)初级、反馈、屏蔽:2UEW 漆包线
$ c- ?, h/ T5 t
+ B7 X' `8 ~3 k% N' e4)次级: 三层绝缘线5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质* C0 k4 x, q; I& j+ Y
  Z8 V! S1 j( k* A
6)初级绕组感量Lp:2.65mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);4 |, ~) {; A& S
, N$ g3 B$ ^; G
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))
% Q4 N$ [0 z& t. ]3 s) N0 e  @. v  D+ d% e5 R7 Q
8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min
: E0 s8 C) i8 y6 d/ n2 E. `5 l- I' R% D0 N! @4 b
9)成品要求:浸凡立水) H! g% [% d/ }# B

/ ^6 `3 a7 |' Y0 M  V* @1 L: w; _& W(3)、变压器参数:5 l4 H8 z$ B$ Q& N& {
( S$ Z4 p5 t) q; Y" Z* F1 k
6 F" Y3 b) ^% H2 P
(4)变压器结构图0 z: J2 b; Z4 \) z# y0 o
1 y$ H" \4 H0 |0 m8 U3 {
3.3、元器件清单:" `4 t+ q- _" e' F9 [0 i% f. J2 S! N

5 m; f; Y- h1 K1 b  I8 K2 Z; c

! `: H% I5 R1 U" f04、性能测评
4 h% Z: `' j7 y/ T0 V2 J5 Q, |2 o6 s8 E7 ^+ K: D$ A
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。, V, D  T$ M8 W8 _  |9 {

$ m) q/ ^! y2 b  ?! o0 E. s4.1、输入特性:
8 g  q1 {$ c$ a& m3 m. L# P# s) x* u5 _8 v
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。  A8 |7 N  ?. s  g7 @- m3 p! B

- o6 ^9 a; n! n4 j8 _表1 、无负载待机功耗(无假负载):
1 \0 ^8 w- z( M5 ^+ G/ F
2 f: C, K  a7 ]& S
5 D3 ?( p7 e  D" ]; T
表2、输出带18AWG 1.5米线测试100%载下的输入特性
; o9 k9 |3 h, V. Y
, s( {7 v2 H! {7 g
, A. H" c0 ~, g1 o. Z. M  G
表3、输出外接18AWG 1.5米线测试的效率特性:2 q* K; z! h3 s! y& J7 n

9 e0 E) W* W' M0 M- u

6 d9 K9 ?; v% l表4、电源板 PCB 端口测试的效率特性8 l2 v* C5 \, n' i0 A0 z

9 v1 c( z% \7 }8 F' o: |
9 i+ [% Y1 e& Q1 U4 Q
4.2、输出特性:3 {( G. \9 V$ ^% u; c9 Q, n- [

2 x" Z( Z4 |) t0 e8 z注:以下数据均为板端测试:; d* n& u9 Y9 S) }# k

6 h& v8 ?" O  D( W* e4.2.1、线性调整率和负载调整率:9 O6 Z' E# P0 u

, e/ \6 w) A2 s7 }4 r表4、线性调整率和负载调整率
. D% |3 \- S: G/ ]
8 q8 |) z# x, s9 j: M* |& t* a
) }0 |& K, C, v# h# H
4.2.2、输出电压纹波及噪音:) m' I( T, ]$ U' ?2 N8 z

  [. P/ p6 O8 L  K9 q纹波及噪音由直流塞绳端(25AWG/1.5M)测得,此直流塞绳端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB 电容,示波器带宽限制为 20MHz。
( n1 o2 F" I! S$ ^* [
3 M  h4 L$ {# T+ O( {" ^表5、电压纹波测试:
- q/ o5 d/ E& s: [
- t: _9 u% e0 L8 a0 J) [- r
纹波噪声波形图:+ f6 o. b- l( ~: e2 R* V& m2 L6 i
Fig1:R&N @ AC90V/60Hz,100% load

& v. a6 d' X1 \- S: d
Fig2:R&N @ AC90V/60Hz,no load

7 [+ }+ S: M) p: Z
Fig3:R&N @ AC264V/50Hz,100% load
5 x% j4 n' i9 o! @1 U- a! ~
Fig4:R&N @ AC264V/50Hz,no load
0 l9 Q" l8 l3 E0 y
4.3、保护功能:
. D, C2 ^* ^# g# l! e
+ _( ]5 o9 }. d以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- {" a/ ^7 X; _* E9 F8 Y- T
  |2 O! L) R  k4.3.1、过流保护:: B' W' ]/ r& ]  H% T0 A
5 d6 `2 F& S- M9 J, E6 H" E

3 g) W7 m, Q* m) u4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A
4 U6 l( ]5 [! z/ |
, W8 v0 _6 V3 }

+ q5 K* w; l  K+ @8 w6 s05、其它重要波形测试, d# [/ J: \! }( v# q+ k$ m3 J4 K% @

/ ~1 m6 f9 B5 A1 A6 n+ @* {DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:5 D+ a; h9 C. d2 ]$ X
1 Y# ]( N, J+ x( u( q% A
AC90/60Hz,100% Load

0 r/ r4 @3 W( ]& n
AC115/60Hz,100% Load
5 l+ m, z7 f- f7 K( `: R
AC230/50Hz,100% Load
) @0 O$ J1 }, y. u6 c+ ^$ p4 t" S+ r
AC264/50Hz,100% Load
$ E( O  n' @) K- _% \' \( G: [
AC115/60Hz,100% Load 启动时间=2.4s

2 ?; `3 G- O5 `/ A: e! w. H
AC264/50Hz,100% Load 启动时间=980ms
. I# L: W" d4 P+ d& i' O% Q

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