本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-5-18 11:58 编辑
7 n# u p" |8 i( K
+ M' Z# R6 w5 ~6 M: p& y电源适配器又叫外置电源,是小型便携式电子设备及电子电器的供电电压变换设备,常见于手机、液晶显示器和笔记本电脑等小型电子产品上。
, l+ W2 W2 ^3 r; m( T) l
6 r$ d: d# m( }( V电源适配器广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备、安防、电脑机箱、数码产品和仪器类等领域,并且在这些领域都有着不可忽视的作用。6 h6 g8 J1 X _% t& v. ]+ |. P
: i! J! x& F; N! ^) i2 ?! C
今天要给大家介绍的是本公司24W电源适配器方案,该方案的控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。以下为方案的具体内容:( a3 p: `; l3 u- \' Y' e, a
9 q: E" g4 Y4 S8 c; G9 P01、样机介绍
) e- z7 R3 c: e
8 I8 O) E3 L5 ^! `6 [$ Z3 @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24W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。& T( m4 w2 K7 A+ r! }! x
; l$ y1 U" X5 E1 s5 _3 Q& \
* E' B. [, _* F- Z4 P
1 C2 L0 `8 @3 ?- k" GCR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图 ; h' ^5 I5 P; u% T. t. u1 s
CR6267SM芯片特性:
0 c& w5 P" _5 v- j- C
3 `$ C3 _8 \( t$ E2 ?/ sCR6267SM是一款高性能原边检测控制的PWM开关,待机功耗小于75mW。CR6267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(90V~264V)内输出恒定的功率。, u0 ^4 `9 v8 Z# K% r
6 f* X. Z0 o# C( jCR6267SM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,输出整流二极管短路保护电路,输出过压保护电路。而且内置所有PIN脚悬空保护功能,使得芯片具有更高的可靠性。
# u& c, ]) _! ]5 |' Q$ C% J$ R) p, q5 {' _2 |( C' V: b
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET;反激式原边检测PWM功率开关;
$ p8 V: o3 Y/ H/ Z$ q6 ]3 i● 待机功耗低于75mW( |2 }1 T( B: Y n, F
● 原边检测拓扑结构,无需光耦和TL431# _: B! ?) `: }4 X7 K
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出& f Y& U& Y; [0 l7 H
● 可编程CC/CV模式控制
: m. r9 M' K9 A● 高能效QR控制模式
" a, Z: m1 C, u1 E1 k' M; `● 内置输出线电压补偿功能
% I0 g* ` S. N● 内置初级电感量偏差补偿功能
) T' P' S2 {, j0 r8 X; V$ r● 内置全电压功率自适应补偿功能$ A% y3 S4 F$ E4 ^& `! R0 [8 d
● 动态负载响应功能
A. O1 e" {+ q" ~9 j$ u1 n● 内置过温度保护功能' O5 f. S" M6 e' m; h6 M3 Z
● 内置输出短路保护功能
& W) A' o. \7 _% X0 W7 M5 A● 内置前沿消隐5 J$ i O7 y" z8 z7 B$ S- ^
● 启动电流和工作电流低7 n G9 Y/ E {4 Q
● VDD端过压保护和钳位保护) z e# }! J$ D" a! z4 o
● 逐周期过流保护
( J( N1 L. \* {5 ?3 T7 ]● 内置输出整流二极管短路保护/ i6 }7 u5 X6 b: G H6 Y, V
● 内置输出过压保护功能2 A& Z. }4 [. B/ \5 o
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
' a. G: g9 q& E: F$ @2 y( x# X● 4个引脚散热
$ \+ Y1 d6 Q1 E+ Q! l9 }. E● SOP-8L绿色封装- ~- b2 v, c/ Q6 N; C6 c
8 r+ U3 m# n) h. x: l F4 i) I/ n基本应用, d8 q9 Q0 [- H; |3 \+ W
● 小功率电源适配器
# i5 S* I! L7 D4 K& {+ D8 j) ?0 q" V● 蜂窝电话充电器) T; D" `" ^8 T4 v; J0 E( y
● 数码电源充电器
' y/ B+ `" [9 N● 电脑和服务器辅助电源
' |! p p* T& @, f● 替代线性调整器和RCC
$ {0 Z3 ]7 M: s6 \+ P1 S8 E3 j: O j6 {* \: ?' Z& T
典型应用
7 c1 k( Y7 _$ w9 R# f; q
0 U3 b( D4 \% G引脚分布 o7 ?% ]' S' u, `$ O# s0 Y8 c9 J7 e
7 `$ ? }$ O1 _ U* X
引脚描述1 u" g5 B/ L2 R6 I9 N. _4 ^3 e
- h! L$ V. I3 k4 Z$ B' F5 e% ^% |CR85V25RSA芯片特性:
/ }6 g2 u5 c6 H; z! V. j/ ~7 V# x3 G. n/ |, W
● 精简外围电路,应用简单的同步整流IC,用于CCM、DCM、QR模式;
$ M4 k4 l9 |" p* u; ?3 p- m4 L● 具有自供电功能,设计方便可用于正端、负端应用;- ` X9 \$ r U* v- u
● D端85V耐压,用于输出5~12V以内的应用。
8 h/ Y+ y4 S9 }( ~, n% R6 e( t$ \# W8 I3 F9 n
该样机是一款基于CR6267SM设计,全电压实现12V2A 24W功率输出。AC100V满足启动时间的条件下,实现AC240V样机待机功耗<75mW;典型输入电压时平均效率>86.8%;能够满足最严格的能效标准“COC_T2”;全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。
. W- u' o! {7 _2 U6 {. P$ H$ A; \% g2 c8 ?
样机尺寸W*L*H:74*37mm*25mm,样机的变压器,采用了EE22加宽加厚磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。
# l! K$ K1 e- J
7 ]. y* u" m2 E- S0 ~5 vCR85V25RSA是一款采用内置85V功率MOSFET,具有CCM&QR&DCM模式下工作的同步整流IC。适用于输出2A电流以内的应用。
X0 U* G3 z& O/ @' Z( b+ n; h
% h( g1 A, e O02、样机特性# I8 [( r* V4 o
! Y, b8 ^$ C+ ?* u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。& {) g ~: n, i. r7 |) y& }
8 D& z I! T% E/ d# o3 C2.1、输入特性:6 \& q1 Q7 l4 t" P3 N
9 D/ n0 p. a$ C3 R/ V2.2、输出特性:3 `# V/ s4 j i3 T
) E. G0 J2 a5 [0 v- B* U) d! h2.3、整机参数:9 E6 @/ |! ]) I7 `* A/ ]3 V) y
3 c1 L( b2 \( v
2.4、保护功能测试:
: u& w' P% k/ O& A/ `1 m, L$ o# A
, N1 m3 Q" ]" n1 {/ M s2.5、工作环境:0 t# H; j6 q/ J2 T7 h
! b% G7 ~8 F; c o9 Z: C2.6、测试仪器7 u0 ]( j, F3 q0 N
+ J8 J6 ?( J# j' R+ B( w8 \' q9 l! S* b4 x# [" g) ~
03、样机结构信息
5 o8 q/ ^4 O5 z; K; p8 O5 ]8 y% \$ _" h( J# g
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。
& @( c) i4 r! |4 i) r- Y4 p; [; e% {4 ]
3.1、电路原理图及PCB版图:
" q9 ]0 t' V+ N5 w& p& ?: z" h( p& d! w! ]5 ?0 o) L
原理图:' b' T9 t$ `3 e7 J
q/ K2 u, j" W. A E9 aPCB版图:; m$ k) v! o, s i5 r8 @' A
! B3 \ U0 S3 m5 b/ R: [
顶层布局图 ( [" \7 {" a2 Z
底层布局和线图
1 a G/ N- z6 S1 h" m1 c1 C$ T% u i8 [9 c3.2、变压器绕制工艺:" F) [. S7 s0 j7 ~* h
$ c2 y) P1 P& S(1)变压器电性及结构示意图:
, O7 `( |" y0 B& p2 n
" G+ x# L4 _. t6 S. {. Y(2)规格参数:
2 G, S$ m# Q; h$ {/ I: b+ j* ]: y- f
1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;
5 a) Z9 R6 P6 @( ]7 `$ l, e$ W$ t2)材质:TDK PC40 或同等材质;3 i. }( i, M$ ~1 _& ^9 [
3)初级、反馈: 2UEW 漆包线. [: D* z( _) F* a7 f
4)次级: 三层绝缘线/ C+ c0 g; n& E8 j! O2 |5 W
5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质
: t( {0 I+ G1 K( W3 \6)初级绕组感量Lp:0.9mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);
# L5 K9 w3 k+ H) B, H) h( ]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))# |. }. t1 W" H8 d7 R& P' k
8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min( `7 G2 Y- w) g( z; h! \
9)成品要求:浸凡立水+ y7 M8 [3 A$ Y3 A6 m
' O0 U* Y* t" D: [
(3)变压器参数:- C+ i% I1 k* P
& s* [/ l: P7 |9 {, L3.3、元器件清单:
; y( ^+ g. w/ I' r# B8 G n* i
. [* T: } y" J! Q" b+ I+ w% g1 d$ _, E) @. B: g
04、性能测评
, `9 Q+ O2 h" S! V+ f6 r+ G$ ^, r" L: o/ I. k2 @' o
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。' N% E7 M# t9 X7 l% }$ f+ c
* f8 ^! |" ]9 j1 |3 f
4.1 输入特性:
3 w. |! }/ P/ ]4 s# a( k( ^; S
; b2 q0 F* L0 S3 _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。/ ^; W* V/ ?3 C0 y' M
0 b' L$ M4 m5 P- d6 m1 [
表1、无负载待机功耗:+ k3 [2 B) M7 t7 e. R: ^; [* I
4 R; U$ g: Z) z* p0 w表2、输出100%载下的输入特性
9 A6 l3 E/ P& _4 i/ H! J: |* |* a% r/ ^% z
表3、输出PCB端测试的效率特性:$ D. G1 s! I8 E: V7 W7 F9 S& G
7 E y. D( i/ K. |' M6 I
4.2、输出特性:: G& k: ^2 b" D* }
; K) k$ g0 H$ J2 s+ X+ \注:以下数据均为PCB端测试;0 z9 Y: v# N& t) J
) \# ^9 ], o. Z3 ^0 `
4.2.1、线性调整率和负载调整率:
* t+ \( t: K8 g% m) T
" O( O# j+ ^2 ~! K7 x- e# r4.2.2、输出电压纹波:
% l- F W6 l" V* I H j% x, {; y* m4 l' I4 p6 u- a
注:纹波及噪音在10cm线端测得,在此线端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB 电容,示波器带宽限制为20MHz。2 R/ l+ R" L% w5 @! }6 a
# @% c3 b1 J) y0 f" [! E3 o+ ^) [
% v" K9 F* j# |8 ?- U# w
纹波噪声波形图:
& `& L" j. b. h9 B. K. Z9 |3 _+ M% RFig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load
5 ]% \, G4 |$ [" KFig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
: E$ N4 {6 z* t8 b! c1 ^; n5 iFig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load 3 P: ?5 V8 {; s. e) c* e9 t
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load % Y+ P1 x" T4 V) Y- t; C
4.3 保护功能:: X: S# y' L; V5 h* ^' c2 l
+ O* E; ~6 a9 ?, D4 ^/ Z# V4 M6 d
以下涉及过流保护、短路保护的测试。; V$ w3 T g9 i6 @: \) h/ n% r1 M( J
' i% J. ?- t- B
4.3.1 过流保护:! b0 Q2 h9 e% o' u
6 K* E2 u9 s( V- G5 {: q4 S0 ^: g* t/ i9 a4 R% k: G
% ?3 l' i6 K% y. t4 `2 r
4.3.2 短路保护:
( m: J# x1 q# I' R; u9 Z+ U+ V* R! `: [$ G7 X0 O
功率计限流电流为 2.5A
" K5 m, V9 T5 C$ W6 X) {! B' L. w/ `7 B
0 K( Y9 j8 Y |9 B d( U
# y z' L3 T% t& M' ?. p! g+ z4.4 动态测试:
% c) j0 o u1 T: b
2 W" t s: V$ p% W h注:输出动态负载电流设置为2A持续5ms/10ms,然后为0A持续5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为5A/uS。
) M- Y7 n& f( D
0 }3 Q5 Z2 U2 N: a4 A7 ~# b- a$ j6 G6 E/ r x& D
AC90V @ 5ms * O- f* O( i' z0 t
AC90V @ 10ms $ L8 D+ Y: h) {! i4 H* C
AC264V @ 5ms % E+ G8 R. Y9 {+ E0 \6 q
AC264V @ 10ms
0 e. ~9 i3 K% n, x8 W4.5、系统延时时间测试:
4 O2 o/ W$ a4 t) Q# p9 G
1 C2 ?. P. K2 c% f注:AC端、VO输出端波形图。# U2 r6 A! v6 \6 L9 F
- d; R4 O) Z+ V. l& T- L# q7 X
1 _# g' a0 |2 x1 K( N& b: bTON_DELAY @ AC100V,100% Load
0 S# L5 ?- ~6 MTON_DELAY @ AC240V,100% Load
7 a1 ]5 R: M, l% ~# r+ lVOVER_SHORT @ AC100V,No Load 8 n+ H3 q7 c( o5 d5 A0 D4 |
VOVER_SHORT @ AC240V,No Load " t& S$ r# J8 u* C5 t: T' d% J6 v0 T
05、其它重要波形测试: T" O9 I0 i0 T+ |" @+ V6 d
4 l7 `' h% D) o& z- h. A, b; ?
DRAIN端、CS端波形图:3 i8 q; b1 A: ?- v1 a: d
- p$ L$ m- g% v
AC90/60Hz,100% Load . w3 f% S Q1 C6 C( T: z9 h _2 P
AC115/60Hz,100% load
8 p! t( n0 X9 A( j: f+ {AC230/50Hz,100% load % r! W6 J3 @3 h d
AC264/50Hz,100% load " |! z" s6 X S" N6 y% ~2 V2 t
AC264/50Hz,100% load 6267电压应力
0 s$ G% [* |& Q0 d) b: ]2 hAC264/50Hz,100% load 同步整流 电压应力 8 Q' U( X5 J" E" j H8 x
06、温度测试
( {, _) p9 s. S( ^6 K: D/ N L2 R/ j3 r. K. R( P% h
测试条件:40℃环境下输出2A测试。! a, w# c j4 u$ r$ m
( x' }% C# e V5 I R$ l# C
07、EMI评估测试$ `7 c, _$ V* v* G3 Z
/ N, @4 |* Y% ?. @
测试条件:( m, {: a- }, X) g: R
输出电流:2A 负载类型:电阻。/ H% e1 P y; j2 Y0 T% I- n
限值标准参考:EN55013、EN55022B。& ^4 u6 m s2 A, |
AC230V 传导 L 线测试 PK+AV
" g/ P3 u/ h! S9 Q! R, OAC230V 传导 N 线测试 PK+AV
2 T+ Z6 H9 }! \8 u# q( h+ CAC120V 传导 L 线测试 PK+AV ; O) h$ {) U3 r4 v1 O4 C0 W
AC120V 传导 N 线测试 PK+AV
% W* W! `. I8 m2 eAC230V 辐射测试 PK+AV
9 k% ?7 L. ^' i2 x: T! |AC120V 辐射测试 PK+AV
) ?- H: @, o- y+ n$ tAC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容 , h5 n; |. N4 Y9 T8 ?
AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容 0 C1 l z6 L k% L9 T+ F+ A
|