中国安防论坛

 找回密码
 注册
查看: 1254|回复: 0

两颗“芯”,带你参透24W电源适配器方案的奥妙之处

[复制链接]

安防偶像

Rank: 7Rank: 7Rank: 7

积分
1715
发表于 2023-5-18 11:38:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-5-18 11:58 编辑 " \! I  Y7 K9 h

- I3 o, t2 l/ h, f% J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。$ i! n, z3 u5 P0 ~: G
6 {0 B4 ?1 Z  O9 a& ]' Q+ A+ B, y
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。+ q1 j+ h7 M8 u& g$ k# r

1 p# M5 C; B% j6 G9 A/ |! Z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:
4 l8 T# ?; ~0 E- a" B8 @
2 S; {& F- c, B$ Y01、样机介绍( `6 a; I9 {; d; `

: `; O; f' W5 t) Q9 e1 f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。/ O: L5 d* t0 i$ o0 H" ~$ _* u

: `7 k7 R) F- q" t' A

8 K# R: S0 M4 T( p6 l

! K0 t* I( @. H( ~7 B( t
CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

. E" E' Y" w! N2 Y) N6 R9 rCR6267SM芯片特性:
' {' d3 T( j0 O  W/ e' Q8 J3 j% f0 [. x* ^. x6 C* b
CR6267SM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。* ]6 Q, s% w  h/ }

8 q' `8 t. ]+ l; e3 eCR6267SM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。
; K, k8 p  y' v; r0 p7 h8 u% A2 J- d; Y4 L4 ~5 m  J) B. s( n# C
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET;反激式原边检测PWM功率开关;" y$ m; |1 X, a5 I( J" r6 W! S4 q
● 待机功耗低于75mW2 U% x# s! H+ U" ~( |
● 原边检测拓扑结构,无需光耦和TL431
, _  s9 ^5 Y! c3 v, u7 w  E! b● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出6 v# C4 c( \% c
● 可编程CC/CV模式控制, a2 g5 Y# p: c* e5 n  h, u8 y/ J9 [
● 高能效QR控制模式6 J* Z6 W( t! B2 w) F( u6 l
● 内置输出线电压补偿功能
# S) g2 n8 d* H2 h" ~● 内置初级电感量偏差补偿功能
5 `: T1 S/ Z3 `5 }5 W- Z! J. h8 H● 内置全电压功率自适应补偿功能4 |7 R5 C: b1 Z) ^4 o; g
● 动态负载响应功能+ ?8 W. h- S* w6 b( z! C  K3 B
● 内置过温度保护功能
7 @2 F6 r* M# b0 l3 S& D% j+ _1 [● 内置输出短路保护功能0 b: o0 P; C/ d& x; G/ X' P; |
● 内置前沿消隐
( B6 j7 v5 V; j: s9 k9 e; O1 I) }● 启动电流和工作电流低8 }  |/ c* _  g
● VDD端过压保护和钳位保护
0 K5 P, y% y9 ]! [+ k● 逐周期过流保护9 Y9 v8 X! r/ p+ H  r
● 内置输出整流二极管短路保护
; l* A- Q6 q# @  ]& Q  T) A1 O  g● 内置输出过压保护功能
5 \$ T" E% C6 Y& V● 内置所有PIN脚悬空保护功能  m  {& D7 L" ^! C8 @+ ?$ d
● 4个引脚散热) ?& h8 ?6 e! F
● SOP-8L绿色封装9 u( j* w7 z& L" \1 G

8 \7 N# r- ]7 s' U& U基本应用
* ^! _# A1 k0 L0 ]2 q● 小功率电源适配器
* ~) t  [4 _& R, {9 B! U- x● 蜂窝电话充电器
8 ~4 v7 L6 f3 h● 数码电源充电器
1 h6 J6 W6 V9 h0 c● 电脑和服务器辅助电源* [7 {0 G! ]( E
● 替代线性调整器和RCC) b8 J1 X' Q3 U0 _; {. ~3 p
1 I- q/ ?- ]8 ^; ^" U
典型应用
. z( k9 s7 e' W3 z' G; ^! O

/ G0 ?# Z! z% {7 b+ c引脚分布# q0 T+ @- {6 E# G6 m( m0 M
5 a; }, S% A" N& W0 K9 C& @+ v% Q
引脚描述+ A" v1 p% ~6 n' G  m6 i9 K, }

8 A4 W( i1 F/ S4 L! }/ _: SCR85V25RSA芯片特性:
5 e' j3 ?+ }" D0 |: V4 @7 T, I: C4 E' w" I' `* w4 e
● 精简外围电路,应用简单的同步整流IC,用于CCM、DCM、QR模式;8 r& o) L) W9 |$ @2 U: r
● 具有自供电功能,设计方便可用于正端、负端应用;  Y9 p- f% S* q1 E/ P% V% v
● D端85V耐压,用于输出5~12V以内的应用。3 W- F) \5 r( ]$ n4 M( Q& u
; j  C! c1 t! r% z1 _% s
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。* u8 W  p2 @9 s

6 P) p9 C7 v& z9 g7 Y& {7 F& g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。! A% C6 n* i8 t& K6 m' f
8 D& C: |, ~; \
CR85V25RSA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。
2 J2 j1 i: W/ h! n4 v( \+ ]! x3 E9 V4 P4 I* S/ U( u7 `6 H5 f3 ~
02、样机特性2 V) ?/ S) J6 i) e" R
: d/ a7 g: r# 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。0 I3 N7 s% \2 M+ z9 d

6 t* S4 v2 T1 K/ w4 {6 H( W6 z; W2.1、输入特性:
8 }( H2 d& n: [+ `/ O$ |( X
1 u( U' B% @- G: C( Q+ `$ Q
2.2、输出特性:& {( D! [' r; i3 Z( ?' G# s

" l" i2 Q) ]7 v9 c2.3、整机参数:3 l3 X: y9 D. H2 B- R

8 r2 I6 \' q9 q  N7 U" d5 p) k/ W2.4、保护功能测试:! p1 e9 G" x& U: K% e$ [+ i- H" U

6 a+ I) _9 q9 ~, Y2.5、工作环境:9 E# a% W4 H8 I5 {4 t' t$ H

4 F. ]0 k8 \3 K% W2.6、测试仪器
6 S6 D' x1 u% h# d* r  L- c* Z
) }1 g) N$ h% Q4 l2 v( g
0 z" h; o: M( u  O" J* X% z; `
03、样机结构信息* x5 b) e, K* f- }1 Z
) \5 t2 B( P/ D8 c/ l4 ?
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。
% F9 m  S1 }5 l4 q' }9 ?  b6 i: S- d4 [5 h1 v) H, Y! k, k$ g
3.1、电路原理图及PCB版图:
6 V/ Q( w- y) K, }4 h
+ `& y$ \  \  X  U2 B- K原理图:% o% [( L, ~1 o; ]( c# S

! j# Q4 [, z2 ^$ @/ WPCB版图:
* B5 ]- b" Q6 i+ O2 }$ V) F1 y) p: R
4 l4 i3 y, P, Q4 O, z
顶层布局图
& |9 b' J4 y* _+ s3 }0 f, D
底层布局和线图
  q$ t; c3 k+ w1 P9 N# `$ B! b9 P
3.2、变压器绕制工艺:
2 A& r% W7 R+ U! L" L0 E% T! t
( a; P) G* K7 |. D9 m(1)变压器电性及结构示意图:/ F% ~8 z, c. E# q+ h- N2 k
" R8 g  l/ t1 R: Z8 C- R
(2)规格参数:
: l7 f! o' H2 ~2 F% L0 F
& Q4 s7 a  b  n9 ^1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;6 y) @1 h! s4 c; k0 m5 N8 ^
2)材质:TDK PC40 或同等材质;
6 ]  \; {' ^/ W3 s8 w1 R' {3)初级、反馈: 2UEW 漆包线
; O% o5 y$ o. k" n/ o# o$ r4)次级: 三层绝缘线
# |3 ^# M4 t/ N+ B6 F0 x( Q; Y) x& u" {5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质3 [6 E; ^- Z7 E
6)初级绕组感量Lp:0.9mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);7 d1 x3 k( h$ p
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))
6 m: n( m3 K9 ?/ G8 h8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min) `" d# f2 a$ A5 m' s, D
9)成品要求:浸凡立水$ h% U8 h( J1 X3 E

8 o. e8 \2 n8 C" P4 P% [6 t(3)变压器参数:% P' o/ E) Y0 C& m+ W. p
+ q8 t0 w2 T/ M$ u
3.3、元器件清单:% r0 f0 p  c& Y0 Y$ Q( E: w/ t
+ W8 f' S' W* t# U  {

/ a4 r* a% f- Z0 C$ a( a# T04、性能测评0 I# F. X9 m" u4 P+ L  Q
7 @& i5 `/ x. K# j6 s* K
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。
* R5 @) o0 L8 O* o; M; s: {7 \2 l5 G' a- ]
4.1 输入特性:& t. D$ a6 J4 R  m! ~( `2 q% ]
6 d  o. V8 y: \, N! ?
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。/ [! P% T# ?- j: K/ ?7 P
( C6 V. V" j- M! A/ c8 Z
表1、无负载待机功耗:
# C2 B/ n( w( U* g7 l5 X" o

$ w8 N" U; ?8 U$ ^表2、输出100%载下的输入特性# U# [7 Y' ]( y7 d

/ Z; f& D9 z! E8 C6 Z" W表3、输出PCB端测试的效率特性:7 i9 |$ ?( |, E: I- B( o/ y
: `3 k  k; a. M% |! ]6 i
4.2、输出特性:
& B( ~6 M& n; J2 x. D( Z* d9 ]  ]2 y  O# h5 t' ]7 W+ N
注:以下数据均为PCB端测试;
4 k  a% h, L) q9 A5 }
3 |) d9 w: O, m- Y3 ?5 s4.2.1、线性调整率和负载调整率:
; n, _* o( l" k2 S' i7 r
6 [& |- f  B, x7 g5 s$ `5 e
4.2.2、输出电压纹波:
. S- u$ x; W* l/ M2 v4 }+ n; F# _+ M( U5 M9 v5 w' N
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。. A6 A% i9 R0 X# i
$ h! S" @6 {& Y

5 h0 y: {6 O- s8 g$ |3 T. X- @纹波噪声波形图:
7 \0 N& S: l* L
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load

8 i% w& M6 A$ o% y: ~
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
/ p6 B& E5 U9 G# r7 w0 ?
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

2 m- F$ X5 x9 G4 X- i
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
1 {5 }5 X& C0 M# @
4.3 保护功能:
) v1 t4 E+ S& |9 j/ }0 L3 W! @. M: K( U5 q/ X0 A
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
0 Y0 e! |$ f1 E7 {( J3 W4 @0 `# ?5 B
, i$ j. c" ?1 ^0 r1 X4.3.1 过流保护:
; x8 `5 y) A1 K+ T* ?7 E
% Z- a$ e8 x5 i: m) V" x

$ o$ F% O# `# d& H  I/ |( d: z( m8 {. D5 |9 b8 Z9 X" T6 p% [
4.3.2 短路保护:+ d8 y1 S. l( Z* k& m# n
/ h* L3 `* m' m) b2 W& T4 x
功率计限流电流为 2.5A
4 v3 o+ D  e: R+ f& X8 {( {% Y9 @7 y4 T: p, t9 Y# i* P! F5 c  K

% i- z" F% D5 \! s4 B
3 {4 [% O- E) N- z5 F. J4.4 动态测试:
- }' L- w# V6 @8 K! {& U
8 z% l; J+ ]/ l# }3 `( H3 J0 J+ G' a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。
& V% A1 d) ^4 v( d0 x9 C9 J5 l* x- j) X- b: T* ?& o1 ?+ v
  R8 `5 {# b; u1 M2 r* K
AC90V @ 5ms

! J" h/ {  T4 Z4 d3 j9 R5 T" X. Z& _
AC90V @ 10ms

, x$ K0 C2 p# w- ]2 Y1 X
AC264V @ 5ms
* P, `# D" p6 P2 u
AC264V @ 10ms

( u" m. z+ Q7 j9 Z# p2 @4.5、系统延时时间测试:3 a$ w% z: Y* S8 V+ z
: S" a# Y2 q' o! }
注:AC端、VO输出端波形图。- z& l$ T- H3 r

0 P9 z0 ~9 E2 F% J- H5 T  b! Y
+ K5 o3 u" N. n# C* g. z6 M
TON_DELAY @ AC100V,100% Load

4 Z5 g8 X7 }9 f' q2 ?
TON_DELAY @ AC240V,100% Load

3 E3 H( k5 s- ?& h( S
VOVER_SHORT @ AC100V,No Load

! u- x. |" J% _& S6 W8 V; Y
VOVER_SHORT @ AC240V,No Load
7 q2 O) o3 K! M2 E! ~' \
05、其它重要波形测试
3 x4 H# O* U( s& O' j
4 V- o( V0 R$ o' P& mDRAIN端、CS端波形图:- \) B9 j$ I9 ^6 G4 [* J& s; m( Z

! }8 o+ h% `, T: Z3 R( Z: O  Y! m
AC90/60Hz,100% Load
/ a3 d# O+ ?. [: G: H
AC115/60Hz,100% load
3 K5 I+ T8 y( ]3 A! K: X6 G
AC230/50Hz,100% load

5 T. q- {7 o+ P- K# k% Z
AC264/50Hz,100% load
2 r: y4 t  B0 j( x' X0 M* y
AC264/50Hz,100% load 6267电压应力
+ d- M/ s" \, `8 h" `
AC264/50Hz,100% load 同步整流 电压应力
+ _+ H, s/ T. N% u
06、温度测试# w7 e' ?0 c& p7 Q- ]# l
4 |# p' g5 B+ ~# {' t; F
测试条件:40℃环境下输出2A测试。
! A( h9 z& K2 O+ V' j& R# L

8 [' Q' ]- V4 N& {8 c1 F07、EMI评估测试
* A# V3 `# g; \' H  m+ k5 _# I" ^' c0 \" ^  f
测试条件:9 j9 y* C  |# k0 H& k- N0 A) J
输出电流:2A  负载类型:电阻。
2 T+ M$ d; H; ?4 k3 R限值标准参考:EN55013、EN55022B。
9 ^' R; w- u& T/ G/ Z; u
AC230V 传导 L 线测试 PK+AV
! J) B7 g$ v& B* t/ Y5 E
AC230V 传导 N 线测试 PK+AV
# N/ F8 M! ?3 d! K8 v1 u# A
AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

: n3 J3 R. [$ ?% a$ o! k
AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

; x. k2 t/ c+ Y' c  [* \
AC230V 辐射测试 PK+AV

- b& m, Q1 m6 ~
AC120V 辐射测试 PK+AV

- Q6 i5 o+ Q" i3 R4 ]$ G- ?
AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

9 m2 k* d' ]/ W7 `* R, Z. X
AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容
( Q( o2 U8 M! I# V9 m7 ^; z: ?" n8 Y

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
思睿达联系人:何工 18923426660,欢迎来电咨询,申请样品。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

安豆网|Archiver|手机版|中国安防论坛 ( 粤ICP备09063021号 )

GMT+8, 2024-2-26 09:18 , Processed in 0.069775 second(s), 24 queries .

Powered by Discuz! X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表