本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑
( d4 ~; X7 H$ V3 o: Q
5 [# P* y2 _7 l# X概述0 ~0 ?4 c3 j( p1 r3 ]- @
! [$ W& \" ] p$ ]" l随着电子信息产业的飞速发展，电源适配器的应用场合日趋广泛，对其性能的要求也变得日益严格，包括对其效率的要求，特别是随着全世界节能意识的提高，对电源的效率也提出了极为严格的要求。本文，我们将给大家介绍的是基于CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。/ m7 d% K ^3 y" F. b7 N
, ~1 c; Q) J! Z/ H; M+ u1、样机介绍+ H3 ]; W* V' K4 ?0 I# D; Q
) T' ^# K! U$ V' i: H: p! c( k
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，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了公司主推的CR5269SSG。! M/ f9 m) t j6 y% k
2 R$ D8 d" u, f3 B" y
+ m7 m8 A5 @5 M E8 ~: c" D9 ?
- H) f5 m8 _2 C V" ?% @) w$ |/ j
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图 ; @ J% V; n3 E# \
CR5269SSG产品概述
# S; e* ?3 k4 X! J& }3 \1 S r& P$ {% ], D# z1 q: j
CR5269SSG是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSG集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSG可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSG中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。
9 K# K5 W |$ A2 A7 h0 ~# b( M& N$ [* k/ c
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。& r4 g! x7 ~9 w
8 k, Y6 ?" f4 ~ sCR5269SSG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。
" `" {1 g6 ?5 D4 D! B2 c8 F, g
! j+ |" K9 \% L8 t, B7 \芯片特性：
y2 m" m( o( N/ R● 全电压范围待机低于75mW# n0 H4 l- g; z
● 满足能效六级标准
, q# t/ E* W1 D3 F3 N$ S● PSM模式降低待机功耗
' e# L1 v3 F- |4 _8 e) k● 内置软启动
' Z: F F/ Z! p5 F/ e8 P● 良好的EMI特性
( }6 s1 i6 Q" G% a% L" r" ?; h+ K4 `; H● 零噪声工作
+ z) }7 G3 O ?) E! N1 M● 典型65kHz开关频率
& x; l5 F5 B6 l" f● 电流模式控制1 W& x3 Q+ P' L" V! n0 B4 H/ {
● 内置斜坡补偿
- h) \- C+ m' O @; F● 内置前沿消隐' ?, f: R: y6 P1 P
● 启动电流和工作电流低
; j) k% U2 [* G5 t● VDD端过压保护+ F p5 m; A; e
● 过载保护
6 }% A7 V0 G& v5 m) v/ G6 N/ o● 逐周期过流保护
2 Y8 O$ `& z [; o" n● 过温保护2 O0 ?5 t! E& m3 [
● 输出整流二极管短路保护; V9 Q7 h# ^2 c& g6 `7 k( d1 q
● 四引脚散热1 I) A/ b2 _6 K) F: {" A
● SOP-8L绿色封装7 r+ l2 v0 D9 b3 h8 p: r7 E
" {+ @8 y6 y# P4 _& ?) r. }( P/ Y
基本应用
, R* _8 g2 y' f0 k, r+ N● 电源适配器
9 {, y' w0 {0 {" g● 开放式电源# ~1 {3 ] u5 x' [9 u
● 数码相机和摄像机电源
1 |1 v5 B4 a8 {) U8 {; @5 |● 电脑和服务器辅助电源
+ I, i9 H# {) q8 ]' ?8 L% k● 机顶盒电源
' X( I+ b4 e7 Y# K3 l8 ?" X& h( |● 掌上电脑电源
! O+ d5 M+ _1 l
$ V4 P$ l* G+ @6 M: {8 h. p, {+ v引脚分布
; d7 v+ @3 f5 E! N
4 Y4 Q4 T# L! f2 m+ B引脚描述$ b1 Y3 l. @! l2 R0 V
6 X* O: k* _ P. m% A3 H+ u
典型应用 }# f, E5 g' a& {% y& B
0 N4 f. H; q7 P8 u: ]4 H7 R
样机PCBA尺寸：63*34*19mm( L*W*H),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样机待机功耗小于75mW；全电压输入时PCB平均效率84.09%；能够满足最严格的“COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。
1 K% E. w) J! }# H4 C+ B$ T; J4 W& Z. n+ v4 C, F' o( V
样机具有良好的动态负载能力，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。. u9 y5 q2 U8 O
* e5 u0 u; M0 ]
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。
! ]8 H" U( d$ |$ k. b) \( q5 W e$ _3 |4 J! k
2、样机特性* N6 D6 W. H+ z; n, @5 u
9 ~( ]3 a, F4 t以下表格为工程样机的主要特性，具体测试方法在第4 章节中有详细说明。7 Y9 ^1 r: S! O+ N' s7 s4 y
$ I% J5 _; e1 B8 b; `4 f2.1、输入特性：7 t" e# a8 w# @
( X$ n# X6 x* Q& x: H# _
2.2、输出特性(PCB 端)：
# Y5 w M+ ^. W0 H( S! e& x+ e2 J4 U5 z3 Z. h( L/ W* |- [
2.3、整机参数：9 I: v* H$ V' T! U" M$ U
+ d) }- X. T7 g8 {0 r2 o; J: E7 S0 E5 o2.4、保护功能测试： Q6 n8 x2 ^3 J& h
' k5 e. `# J6 \4 h) e. {2.5、工作环境：- b+ D' e( L/ q N
. I( f7 t: t% ^2 _9 v1 s8 C* z
2.6、测试仪器：+ D; h% y6 v4 j5 Y/ L2 k7 o
! w$ W# U! `- H1 W0 P" W, b
3、样机结构信息
\% z! K& f; |8 k7 t8 g% P; W3 ^% M4 p% Q; x0 z5 x8 K$ m
本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。
" }5 y8 Z. ~) l6 a# `! v; [2 Z# O
% [( s! K; @* E" u3.1、电路原理图及BOM： X3 m! p1 U* ~& z% b2 C8 l
. m6 c0 ^- N' @; M* C3.1.1、原理图：
/ q: B: ?% K) ~5 v& ]0 F( q
/ P& Z) y3 Q; ~9 A1 ~% J3.1.2、元器件清单：
3 s. A3 @1 q1 i, l5 Q. ]4 v
) ~# q t$ l+ a x/ y3.1.3、PCB 布局&布线：# q; c0 c) u- j& J5 o
: g h; f& d, Y3 ` u
PCB 顶层布局&布线 1 K) `4 k$ `& P% W) U
PCB 底层布局&布线
& X3 O9 m) O0 X6 a2 z3.2、变压器绕制工艺：0 I3 N* J( F# f# L
, T# n5 T: v( ~4 z& ~" V* p% u
3.2.1、电路示意图：
0 N d5 z3 E& M& U" I) m
! g, G Z9 s: Z$ h$ h3.2.2、规格参数：
. U" L( ?/ @+ u/ [" g; x0 L9 _- T1 B1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
! H1 f8 p6 O- o/ X; |2）材质：TDK PC40 或同等材质；
1 B* ?- R( p' t4 ]/ [8 w# x3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
' N/ q+ \7 Z; l7 T; c/ \4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地# b6 [, [1 Q+ i
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
4 n* k; q% l2 S( @/ L' R6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
/ ?% M$ m0 U9 K* A; o7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；" u! ^1 p! ~3 n
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- |2 |7 O' Q( E% G; \) \9）成品要求:浸凡立水；
( F/ U( ]9 C2 m. A
}% ?* M/ C# o! r3.2.3、变压器参数:
- d; ^! q# I7 |3 {7 b/ D* X5 D1 U$ ~& C# @0 y0 V
3.2.4 变压器结构图：
' Z9 c8 q& l1 g8 `' h$ M( Q
" l( f; i% S, e) m1 O4 z) O4、性能测评1 p8 l! A! M( z# M* ]) E6 B& l: o
# T- O4 X- [" 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。2 ~+ P! K# S% t& U4 ]" I N' ?, \
6 H" Y' L2 w1 Y% d5 ~4.1、输入特性：% `( i" u4 e( I$ B/ |% `
$ ?0 {. [' w3 V( ~/ T
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。( f* \* Y" H( s9 Q% C0 j& a2 ?
* k! s4 M0 F; f1 G: k- v8 A: r( m- G
表1 待机功耗
2 f* X( U# U3 S
* u/ a* O1 J4 Y. u' {1 O表2 输出100%负载下的输入特性
+ n9 T, l3 n: k+ X' X3 h5 E$ p& a' i! d. f: ~2 t7 T
表3 效率测试（PCB 端）" B" X+ n& [7 `& ^5 o
7 e& u7 G0 ~( t6 G
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
1 ^0 b" g; S8 B4 ?+ q+ K6 c- t8 A( J( s; Y
表5 能效等级评估（PCB 端） D+ ~( J1 V6 _& ~
$ V/ N/ E/ z7 v% r2 Z2 f8 E* g4.2、输出特性：
6 _& {+ D( `6 b7 Y
+ O% I9 n7 n3 c9 Q4 K4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）6 A/ v3 }6 a" C
$ n" Z: }+ V% S# Y( n, U% c0 z4 {
/ M, T6 Z7 x7 D8 F5 S7 J
4.2.2、输出电压纹波：2 ^6 }8 E d. O. E5 p/ c
+ |7 L @9 W7 t注：纹波及噪声在PCB 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。: t7 x; D; \; @( {7 K
& a7 l2 e6 J( E
% d. b- S0 W5 ]$ e
R&N @ AC90V/60Hz,No Load ; g$ y( O8 Y9 h1 s& [+ {
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load ) u( a) J- { n' T. D! }
R&N @ AC264V/60Hz,No Load . |3 q3 V( H4 I, T0 @
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 5 f+ T! d7 W4 T: T5 v8 p; K e! p' W
4.3 保护功能：" N9 z7 D! m) }5 _
0 Z M j9 c% p' A1 ^5 V
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! r* d8 w3 V+ E$ Y! h
/ o$ N/ H9 B9 a f4.3.1、过流保护：; j) M7 p4 q/ i0 `/ f+ Y& n% A; K+ j
, b, X7 i9 m/ s$ X1 p
4.3.2、短路保护：6 y I+ ?7 f2 e- t. d
7 f- A x. ~3 _2 T6 H
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
/ x8 ^& a! U( X" @$ ]/ v4 n" N9 I, f) }2 p
) O x; k) `- O1 ]; t+ y3 Y, E( @4.4、系统温升测试0 `# z' X" J5 Q$ M N
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。
* h2 j/ G8 |' p2 u/ C
) c. V9 [0 v! [# `测试样机及配套外壳
1 F3 D' Z" s0 C% d9 h温升测试：单位℃9 L! K v9 E4 v& E$ o1 R
) K O- I! N7 h; J N( Z# i& s0 H
4.5、动态测试：7 j' p# }7 b$ V/ t! y% s) H8 Y+ f! h
1 O3 D6 D9 \ W! R5 G/ X输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/us。: ^8 ~% c+ f$ g" n8 D% A8 y/ Z. y7 z
9 @+ ]' S% p" d( O3 {, B* w6 V. X1 u
- V, d) l4 g1 q7 Q" q
AC90V 5ms
" O$ z7 P; g$ G6 `9 T
AC90V 10ms 3 o) U9 o% v' z' Y& W- S
AC264V 5ms # F8 [4 i3 _9 Y# u8 Z# j
AC264V 10ms
' d1 W5 x q) ]6 p9 K- d: K$ k4.6、系统延时时间测试：
+ {: l6 H1 B4 c4 ~2 U+ N5 Q* K! }; {- a' U
, b3 V) | R1 w& D4 V( |& Q6 Y* t
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
?& {0 v) w' u+ g! i
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
/ D$ n- e* ?$ T; w6 q8 i8 a
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 3 t+ Q- M1 | X! P" [9 I
THOLD_UP @ AC240V，100% Load % ~6 @: ^. b, e2 D- X; o1 `- x& g
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load 0 a; R- h% h* C6 }/ @
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
+ t8 A' X( m/ ?5 c* ~8 u/ f% s/ G4.7、其它重要波形测试：
8 N' e& H9 |6 D
9 v4 ?3 W" C5 H$ Z0 N3 K @! Z9 qDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：; c, @) u) ~# F% x* _$ z
_. ]8 s. Y: _' O: Q
AC90/60Hz，100% load
2 M( i2 \- x$ |8 c
AC115/60Hz，100% load
3 {$ m( l& W5 E# z6 w f
AC230/50Hz，100% Load
# U! V5 G7 u# D0 r1 Q
AC264/50Hz，100% load
4 \! \4 y9 i! j/ T3 m2 F0 i
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 ; Y/ [. F/ C2 ~
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形
; q* D9 t5 s9 A' r+ a$ `" }5、 EMI 评估测试( x0 o% U1 L' m' \ Z+ Y
# k( M# a) \' Z+ t* |测试条件：输入：AC115V/230V/50Hz；输出负载：使用大功率电阻；限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）. B" t- R$ m/ ?( m" h
- I+ t4 |; ~. D; k0 V8 v l
AC115V/60Hz 传导L 相 ( ~# J, E( D3 v' _8 v
AC115V/60Hz 传导N 相 8 b; [, t1 J! o' h. U
AC230V/50Hz 传导L 相 ! g9 P9 y. z$ E( Q5 I
AC230V/50Hz 传导N 相
" @/ z+ |' g* U# |# T- E8 p
AC115V/50Hz 辐射测试
+ @7 ] c: L! E& ? x
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-5 17:00:01
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡