本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 ) Y @5 `; W" B! {: P
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概述
" i/ H; I5 c4 k# V9 G4 P9 h# [* o/ V8 d! V
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。% u$ a6 h) ?1 T4 u% d' \
- u4 H. E3 G: C4 _" J$ l, E9 T- J1、样机介绍
7 D3 K. T0 T$ H# x0 g. M/ ~
( U" K# \: t, @% S$ w9 n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。
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0 `# k0 R7 N+ ]. p: |
0 Q4 K7 G) w i3 k4 }/ v3 Z/ qCR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
, N' }* f6 b8 V% w, vCR5269SSG产品概述
; T3 @8 M3 ^3 T+ _% a
u; Q$ } ?, B0 HCR5269SSG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。
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+ H# G! | ^9 S/ h. E! o8 ~0 {! f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。
3 R5 x. Q1 e5 T- `- a' ^
+ R8 Y, Q$ ^/ ICR5269SSG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。: m5 g& ^0 t2 _6 `) t$ e1 V
+ R0 C/ e, a R/ `' l( q* B芯片特性：
( T( U0 ?) L8 \: T7 J● 全电压范围待机低于75mW9 _( Y- u7 l# p0 R0 \9 } s' g; v
● 满足能效六级标准
# v6 M& j* V/ U● PSM模式降低待机功耗
/ C6 \9 s/ Z, ^+ {" `: `● 内置软启动
; E- h5 T& |) R9 y2 r6 k- z● 良好的EMI特性* k8 J8 B; {' z4 u7 o( z
● 零噪声工作9 P; @2 c- I1 l( r: K
● 典型65kHz开关频率
, ?( Y. w( H. Q- {3 C1 D' p● 电流模式控制
, d9 C, I5 ~2 f8 t+ K) H● 内置斜坡补偿7 V: ^- p9 e3 J8 [+ n% P$ O
● 内置前沿消隐
. f/ W0 q$ x# X6 @( l, q. P● 启动电流和工作电流低
: j% s5 {# k, b& w7 Y) v( `; Q● VDD端过压保护! o; \' q* N( s7 {8 M' v! j- ~
● 过载保护
, m: F. g; B- {% U) ^0 w● 逐周期过流保护. i: }, C, S8 |$ J1 Q- I! f
● 过温保护: f4 C/ s9 s% w6 p4 _
● 输出整流二极管短路保护! [9 \. _3 V' t
● 四引脚散热3 A& L& i6 n" E5 \
● SOP-8L绿色封装- a. c' j4 x% N9 w O+ c
, O( Z" u! {% w9 K5 J
基本应用
6 ?. p: b9 {& f7 q0 Y) t: k, z● 电源适配器. y- ~, ?/ @& w% s# }1 O1 z
● 开放式电源
7 j! Y3 v- m5 J- U● 数码相机和摄像机电源
/ G! A8 [# V" O8 R● 电脑和服务器辅助电源; U. Z8 r) G/ ~9 d
● 机顶盒电源5 Q% u: b( A' J: r m. C, G
● 掌上电脑电源! c) v7 `1 X& F0 V5 c
3 a# {. T0 V3 b! Y5 F引脚分布
" i b, j* v% o5 ]5 ^
* N) a+ h6 d8 Z6 v Z. X3 G5 ?$ I引脚描述3 w; ~: G5 o6 M! {
R$ C: A( R _8 S
典型应用) ~/ x+ k; O4 F$ k0 i
& k2 A4 e) @5 y8 C
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。
% Q ~3 ] t! l8 t# r
* S7 `7 A0 {: k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。$ D# x/ P5 j8 P. m* M
; ^( S1 w+ B( }1 y
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。
0 `: F' u; H1 X" [1 S
% k6 t' q; U8 F# y- R$ ~* F6 h4 q% u% M2、样机特性% |* j* a+ w E
9 u8 z2 I; C. p& V1 W0 m" J
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。3 f |4 z% m: }, `/ B
7 L/ C f8 K6 d( t* |2.1、输入特性：
8 N, u" E0 ~$ D6 V& T. m2 U# ~& j7 H+ H: p4 \3 o1 Z& r
2.2、输出特性(PCB 端)：
2 U$ P5 M% ]! Q. R6 j
+ i' x# I# e7 \7 d1 B$ Z8 n1 J2.3、整机参数：
f7 q! \& g6 I$ F9 E+ v
, Y- V9 q$ l6 Q/ L2.4、保护功能测试：
! w( r% h% h" f
. |2 v9 \, Q8 ^! ]2.5、工作环境：
* w, F h: u4 A! M2 X* }4 S# T
, K6 ?' w( V7 Y% d( Q2.6、测试仪器：
3 c6 x: i" x4 \6 h+ n" a2 W. t
3、样机结构信息
' g7 R1 a' R5 C9 P( R3 ]- u
! V. I! Q/ R+ c& e8 z0 K% c& ?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。
$ `8 l' K6 `% F2 L! R, W; J$ B) v( K: j7 r9 H( U
3.1、电路原理图及BOM：) y1 } R) O: B" I
+ M$ ^! F) R5 N# N O3.1.1、原理图：. h. @7 N# H2 r$ M1 O3 j1 {8 V
. ~8 d* [- X6 n" m5 Y3.1.2、元器件清单：
8 @ h) o( f' }2 _0 T4 a7 J% q' X$ g0 G# i
3.1.3、PCB 布局&布线：
5 h1 t! R. X E) N
7 ^2 a. V% F% p
PCB 顶层布局&布线
, B3 {+ q$ A7 N5 q
PCB 底层布局&布线 0 k/ x5 ^9 I- ?! k9 `
3.2、变压器绕制工艺：
7 @) @% ^5 K% s
3 Z+ \ m) i' M9 q# `% e$ _2 |% I3.2.1、电路示意图：
4 x4 Z/ p/ }2 Y) D' \! ~" V9 I1 K7 ?5 K& `5 J/ D
3.2.2、规格参数：
' v$ A |- B; q3 I" ?1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
- x6 c- {' q7 z( p+ a* K8 N2）材质：TDK PC40 或同等材质；2 g1 ?$ a# I0 }* ]' h5 D2 k
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
7 r# M( M3 ?- l# F/ O4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
- u! @1 B4 R% D; G% m! D5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；( z% c# A2 v3 Z3 Y1 v8 S
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；& T+ V9 L: J. i. }6 v+ o5 E+ C4 K/ f: {
7）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）)；2 b: b! [; g! S/ d2 E- q
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
; [! D. F0 L7 Y2 F) \/ T9）成品要求:浸凡立水；
* C7 y: \! C, i- _2 b {/ Z
i) o* Y# E* ]' ?7 ]7 K- \3.2.3、变压器参数:
9 Y8 _" b! J: ?4 K% m* f/ H: U$ J" \; }% P+ M( X
3.2.4 变压器结构图：3 p( ?6 w0 w; ^. [
" e0 u: t z$ L3 p4、性能测评
: a% D8 v+ B5 ~" Q/ }1 {5 ?5 r' h& I0 `' L; m N3 C
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。! K' l- t% Z! m7 I: g, |
( v8 Y; k5 h. p7 C4.1、输入特性：
0 P2 p( T9 O: l7 I( f/ E
) n1 r% A# {# S- e- ^3 F& u) b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。% v, E: }: ?. _% E& \/ m
6 s' Z6 {8 W- M& Q7 {# N5 t9 Y
. z2 F1 c* ]! ?# ~5 _表1 待机功耗8 u7 o7 d" {# n5 C5 l( ?
: |- m$ ~8 m8 J9 Y
表2 输出100%负载下的输入特性0 b7 X9 V+ d7 Q1 _" [: u
u# c1 O+ g6 X! A4 ~4 d" D9 t
表3 效率测试（PCB 端）4 H \% n$ Q8 f" u
$ s9 o8 o5 C/ C- U) x9 H
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）& n1 M% F6 K1 Z; C8 P/ ]
! Z8 i9 N5 b6 T, i: c! b# F表5 能效等级评估（PCB 端）1 z( D+ C/ C" r: N, r
! [" J$ ^, ?. l4.2、输出特性：2 d0 p: t) T$ A+ [# F
8 z+ C8 S7 m: [% ?9 I* ^
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）/ T. W- V0 S8 F. b0 D& Y
6 {' j: }. A4 i3 B. J! ~' o N/ `3 a4 q1 ]4 Z# G v
4.2.2、输出电压纹波：
1 m) I* r# H( R( a; W* R7 \, [( Q7 o9 Y1 `
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。6 \* S+ G& t1 s# F: g
) H4 m$ j0 [) C( u* z
3 \$ f, C! r F5 w* V: B
R&N @ AC90V/60Hz,No Load ' l! m+ }+ x+ R# }& A/ C9 K% N4 x
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
/ K% v+ b- H/ k' l0 s: u5 Z
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
' Q( M0 a2 U& [. R" z" z) j
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load # d5 a" b% D4 y; z X* d
4.3 保护功能：
, k z: _: N7 {2 h8 s2 Z/ a
$ K$ g. t7 U% k7 v以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- L. o6 G- d" C' r( {0 d
# ^" ~2 N3 c/ d( Y9 v4.3.1、过流保护：
& I* u' Z- N `$ A0 H$ S9 b+ I/ S/ m9 c! R% g2 J
4.3.2、短路保护：
5 D& F5 q% @" M9 ?
+ H; @2 I- Q' O) m2 Q' t' k5 K功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。, J/ l4 x! K& x5 W* z/ l. S* ?' Q
2 _; c$ y& p" h) D9 ~2 f/ ^: S! d
4 Z( z0 Q7 L4 M4.4、系统温升测试
- `/ Z8 ]+ D; G6 u- d( y( I# n e7 w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。2 G- G9 g' O' j" N1 `8 ~
& P6 O" m- Z5 h o; T4 S' D( s- N测试样机及配套外壳 . \6 M e, |4 ]
温升测试：单位℃8 Z0 k' q7 j3 F) u9 L
: {/ ^; u, z5 Y5 K
4.5、动态测试：0 J2 T: v% |2 `5 \- t V
4 _( }& C# V! ~+ r! N1 ?4 L% I# P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。
, Q& c# Q$ P" F4 M0 O2 t# H
z: O5 r! `( R( s
% R, [1 K4 J; F( \. X' [
AC90V 5ms
& P- ~- B! O' U/ \" E+ a; Q
AC90V 10ms ' E2 m4 n) w. r8 R2 F: G0 [
AC264V 5ms ; h3 ?5 C, d! L6 Z7 Y" y( W
AC264V 10ms
; N5 O& U, ?4 }: `. M4.6、系统延时时间测试：2 _3 G5 V6 F$ E7 e6 `
$ Y! c: t6 h. h& c- U+ M6 A# X. e
& P% G( y8 u5 m
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 6 r: p0 f$ y" b8 [1 i8 y2 p
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
9 j2 {; _( h) G& \/ p9 _
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
2 U% s. @: o9 v- q8 L. I! Q+ B/ ~! T
THOLD_UP @ AC240V，100% Load . F$ Q- j: W7 f& _) R
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
' K/ s' B2 v' |' }2 K; t
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load
, r- V: y1 N: i, f( B2 h4.7、其它重要波形测试：
D G0 s. E6 n$ M1 |5 D# h% P4 ]
. z( Z3 p9 {9 h0 d. p, JDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：: y" v) E! |- o& c2 Q- ]3 a0 ]
8 a! a2 b0 D" T: _: E
AC90/60Hz，100% load
0 @5 y2 F5 W. ]$ e' Z
AC115/60Hz，100% load . r. \2 ?3 s$ F4 e
AC230/50Hz，100% Load
6 L9 o2 m) i2 Z3 [# f P" P
AC264/50Hz，100% load & s$ D9 W5 F: ?9 q/ j
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
0 Q; Y. y# G I7 W, N" H9 x: z( n
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 " r+ E& B4 {/ E1 N" D! [2 @4 J
5、 EMI 评估测试
# N6 Z& ?/ C# W* o# {: ?
9 b' y# b' b+ g7 B7 r1 J4 D6 ]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）& y: j$ Y( N' H
3 Z2 V+ _9 x( T( D
AC115V/60Hz 传导L 相
$ F& X: [4 L9 Q. S
AC115V/60Hz 传导N 相
# _9 \0 \ ^: O9 _5 l
AC230V/50Hz 传导L 相
1 E- X6 u& n& c
AC230V/50Hz 传导N 相
6 F9 C7 q+ w Y' @$ C0 E/ o
AC115V/50Hz 辐射测试 * n) k0 R6 C1 h [1 F: S
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-5 17:00:01
提升卡
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沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡