本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 8 {& K, Y7 y. \8 U/ q4 Q( H7 C
/ W5 I2 B) p% I( W, ^概述# P# z; D2 t9 c6 h9 v- x: U
4 D4 J- [3 l; R7 `1 x) H
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。8 ~8 S7 l/ W( d
4 G- t1 M" _5 y- p) u$ ?. v( ~) S( Q1、样机介绍
$ V: w: z7 M* d% v# C# w* W% A0 U, o" Z5 }
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。, E" G; T( j/ p( U& s
4 R" S1 v) l' \# r! i
. e. l+ J6 x$ o2 Z) B2 y
0 C2 ?& w+ x; n3 i
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
; i* Q6 i* e; j! w) k- v( N: MCR5269SSG产品概述3 V2 M' q$ g' I. J. e) ?
# _2 z/ \! }) P0 O: G, VCR5269SSG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。. d5 h F" H: k. w& [
0 s5 k2 @$ z- v
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。
4 |4 }6 H% E+ m% D& f' [0 r: Y
9 r8 |9 F i# a7 dCR5269SSG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。
2 Z: W0 L9 x, C9 D& {6 l; g* w7 @9 v3 }$ b
芯片特性：
( u* c* |- c. [+ W7 e● 全电压范围待机低于75mW2 ?5 |% Z1 J0 D% l$ |% ?6 t
● 满足能效六级标准) y; c' K+ s3 v# }0 |3 a8 L) y
● PSM模式降低待机功耗
9 P6 ]- o/ I* f" ^3 y. X● 内置软启动/ C! `( j4 i* B. Z" r& C
● 良好的EMI特性
- L! z( U# X4 w9 p1 M0 ^● 零噪声工作
J2 D' b$ `, R" A) L* n S6 \● 典型65kHz开关频率
/ Y8 R" L; T* z● 电流模式控制
d: ]1 e' H8 Y! ?# k! R$ x* Q8 K; N● 内置斜坡补偿9 _3 l$ e, u% q
● 内置前沿消隐; S0 y4 d$ z1 f8 g3 x+ I3 J
● 启动电流和工作电流低' ^0 k0 ^! R- E% c( R" Q3 J. b, E1 j
● VDD端过压保护# p/ S4 A0 F0 x7 w
● 过载保护
* [: t! ]% `; \/ F* P0 [) Q! X+ F● 逐周期过流保护
) b" n+ i: }, A( y( c L● 过温保护
5 _( f4 n6 Z% |7 u● 输出整流二极管短路保护
, s3 Z9 \( a# S● 四引脚散热
5 I d6 r1 i( F/ z2 Q) G● SOP-8L绿色封装
4 Y$ C4 k# P. t0 i7 g+ V- x
2 d& \# A1 R# M7 k0 ?( J( p基本应用
" w5 Q* U% i+ G5 L; ~7 X● 电源适配器2 U4 W% u1 c+ `# r { i
● 开放式电源
/ R3 X, R8 X& E3 P$ H● 数码相机和摄像机电源
( N9 w: o0 v" o# D5 M8 P0 |● 电脑和服务器辅助电源
( h! x3 r6 m- W3 D6 G0 N● 机顶盒电源
- p6 ^0 q, W% m9 k" n: Z) h" p) |● 掌上电脑电源
8 @' w5 [7 K2 U) g. K
( l$ i2 W: m* `7 { D引脚分布
+ q& }; }' d) q0 {: \) N7 V/ J! e. X( D$ q J I/ `5 u- i( [
引脚描述7 q- O8 c+ L7 s! J" M! c
0 C3 I! E6 ^* C* w& @4 R0 y+ N典型应用, j8 u, x+ t d0 j" ]/ ?$ X* d
* \. d2 c1 ]6 b. {5 f" ?3 x
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。
; n& t/ W8 C8 j8 P/ z5 d `( R& ]5 T
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。
3 x k! ~: d7 t( W8 t8 n# H* f) }1 m+ c: o9 K7 B( s) B
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。
- W8 _6 E8 A6 y4 u4 F0 z5 e) D) Y
2、样机特性
% x7 F; h: { N. C
8 F9 z8 @& c2 G# ^* J# l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 G9 B- K+ P* f
* z) b; ]3 G2 p) t( E4 i- J
2.1、输入特性：
# s3 ^4 d7 g2 @( w( f) w1 q/ X* m B; J& K, Y. h1 @
2.2、输出特性(PCB 端)：
" `. @+ b% i* v
4 H" s8 N' f, E1 S, ]$ ?3 [6 Q2.3、整机参数：
1 q5 O: H- h) R6 r1 Y8 r5 F0 S. o2 T# w1 Y! q' J, M# k
2.4、保护功能测试：
/ j: H- C; P/ e8 ?# m+ E" Q2 _5 [% P! g" y* m
2.5、工作环境：6 t- g! {& y8 u
( E5 W: }- @- G) c2 T
2.6、测试仪器：" [" P- V7 b6 {. X+ B- p, S
2 X$ `9 F2 b1 N6 g5 j; R
3、样机结构信息5 {7 V, G9 P4 A& f7 U% K
1 n! f) K L0 s8 N* `1 p
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。
! a+ ?2 f" d. s% F4 N h& C( s+ ]& @! @2 {% C* [
3.1、电路原理图及BOM：2 b" e& P+ s( t; \; G
% L% d: R% y' h+ o0 E+ J. B3 Y3.1.1、原理图：
" _# y) i2 t3 O/ e$ V# {( c& K# v" _# d- i/ ]2 L5 |) b
3.1.2、元器件清单：8 [; z! A1 s1 E6 v
, c- D5 P" l2 j0 b2 \ l3.1.3、PCB 布局&布线：8 k& h8 F n; N' I' r
6 p& q& v- i) [! Y. y5 W8 ~ t0 h
PCB 顶层布局&布线
' @3 t5 q, I ?3 O9 ?$ T% U
PCB 底层布局&布线
3 G- _4 u5 F: t. ]7 _3.2、变压器绕制工艺：0 J7 N1 t) c* I( i& z# l8 h& ?
0 J, W! h( i3 ]) f7 H. o" M
3.2.1、电路示意图：' Y1 ~$ ]" i8 J0 @' S
/ d; d3 t0 x0 t( C, C1 E/ o7 z3.2.2、规格参数：+ `3 l- B$ ?: l% ^. F, I
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
1 {3 x; z3 n- M. i2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3 t: r& o4 B; _3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；4 _" M" X! G- _4 D$ ~& D
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
! k/ e- _* O& T! N5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
: E" V! q# n l& ~6 K! w5 w6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' r' J2 }! [* B5 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）)；' W- v% o2 h2 M) C- b# _6 S9 @
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- ]! O8 U& b4 u6 H1 m: A9）成品要求:浸凡立水；* o; T, H% i8 P4 S
: h' \, } {1 b; w6 ~% ?2 F3.2.3、变压器参数:2 K" P# ?( i2 g; C# Z
' \) z, @, u* `/ N3 p. `
3.2.4 变压器结构图：8 b1 ^+ v8 W7 }) @/ q
" e4 i- s9 D. G* X$ _9 B% W4、性能测评
7 L' p0 w3 C1 S5 F( n3 ?0 q1 H' W, v5 i4 X
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。- o" [! H2 l8 P/ r u( ^! W! Z6 w6 u
& U- `9 O9 \: o
4.1、输入特性：
% K z) F! N: w1 d1 Z0 X; x# ?# `& `1 r& I! b( v
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。# v5 F6 U! f' J2 i8 G
- V( W8 s. Q0 l9 { |
1 i# k+ V- z5 t6 w
表1 待机功耗% y; ]2 e( K1 X3 s; G4 a( w( X: H* ]
8 Q M1 F. N( ^
表2 输出100%负载下的输入特性, Q9 n% s9 G C* O
4 b+ f$ N8 q+ v$ W* h. ?; Y表3 效率测试（PCB 端）
2 {9 n% z3 e$ Q, {
' g6 [3 J3 w) R表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
% ]3 x- h% z; H3 N2 O5 ?5 q/ q+ c- C" d0 I, }( N% V
表5 能效等级评估（PCB 端）
4 A+ V7 Q6 J. @, n+ o8 H* c' w
! c a$ j; c+ z! W7 X, P/ }4.2、输出特性：
3 Q1 g4 u2 |/ }9 R* i6 p1 ~' l. f8 ]8 |0 l9 n+ c. H! z" J8 T9 H. Z1 C
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
: b0 R# ^+ ?9 A1 U# P2 G3 F* [4 j% k0 H) l7 k
4 V; c* Q7 U/ c4.2.2、输出电压纹波：
: B$ q% l/ e4 T% _% S" k! W& n- g
0 D6 ?( @4 J3 g6 S$ Q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。$ ^$ e; l6 m4 `- I
% }+ u. I) ?4 L5 I+ u2 a) k
/ e# i+ e B% J6 B g) E+ {
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
3 g) o4 Q0 [4 J7 j( h9 k9 b4 d
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
+ c( V) o. e4 }# \6 T' i
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 1 _! p0 G# s; V! F G& H/ p8 `
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load g N$ G0 H0 B% ]; F. Z
4.3 保护功能：/ W+ n1 m6 m8 F2 ~/ |
; }/ o* c+ h# ^9 p( {2 ?- P* p
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
2 ~8 n# i6 S0 k; a
) p- T" u* c1 j2 {4.3.1、过流保护：8 B/ E' l9 t5 ~; A/ `" z/ h0 y
- B9 j' B% z3 }" `5 h4.3.2、短路保护：
" I+ c, ~" I2 o6 c) g. E/ `6 U' R
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 Z2 \3 j1 x \4 O8 [
/ |1 r+ B$ \& k) w# a1 A: H9 J p! U) ]
4.4、系统温升测试
6 j0 D# d! V7 H: b: ^% s) t3 X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。
0 c2 [ M4 s0 _. O' |$ a( M/ K8 P
/ D9 K: b' f& t ~, x测试样机及配套外壳
8 t8 O/ K7 x& w% B+ ]# ]温升测试：单位℃0 P9 z5 o6 H) S, Z
) o. ]& X: x- Q1 F4.5、动态测试：
( }2 A! j+ s. Z: `/ l
" v7 v; W9 Y, q9 y9 I( I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。
6 q$ N5 D1 ]% O4 K) B9 B- G5 F) U
- X; J: I* G( q- y& w, F3 H
AC90V 5ms 8 d8 Z9 F2 D m- N7 Q# |
AC90V 10ms
& [: T$ J4 w1 W3 Y
AC264V 5ms
+ ^# a& y, P# m, J8 L
AC264V 10ms & z4 {& ?2 Y( X
4.6、系统延时时间测试：: W9 A; [1 f4 l7 g
2 p. c z- m$ i6 o' Y( {4 w0 d
3 U& r$ a& {; X+ ^
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 9 |6 u$ r" M2 P* q+ U+ t+ L
TON_DELAY @ AC240V，100% Load $ t; b9 k0 Q. a* N1 R) v
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
; H. s6 i% c. ~- x/ B9 c. X
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
. A8 J( f. u! r0 u
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
. d. e6 K& O8 K3 k7 l
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load - Y: D9 F" w2 \! i' h7 j& G
4.7、其它重要波形测试：6 c! j0 ~# T# F1 `: L" S' d( w$ _
: [6 q( G3 h" G! @ t4 K
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：' v4 K4 X# Y8 z+ _
3 w# v+ d& l$ \; J: ?
AC90/60Hz，100% load
$ c. C* C( L& c' h+ }' Y
AC115/60Hz，100% load
( K3 @( {8 n' O. ]
AC230/50Hz，100% Load " z4 v$ s; s7 S3 x- W
AC264/50Hz，100% load & T3 K8 }5 J6 b3 }
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 8 u3 ]6 m- b. e' G% {6 f* k7 d
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 9 M5 b' `1 t0 {( w! M
5、 EMI 评估测试
' N6 d9 g: }5 W+ |0 [# t$ l( t- Y9 X, w* n* F4 Q7 a
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）
7 C& Z6 O+ Z4 q
' f! o1 V% K) D- W7 t3 Y3 M
AC115V/60Hz 传导L 相
7 |2 ^1 r- b! ^
AC115V/60Hz 传导N 相
' Z5 |, ~" ?1 V3 w5 m
AC230V/50Hz 传导L 相 & A* U) L9 ~$ K9 Y/ G5 I1 @
AC230V/50Hz 传导N 相
5 S# t- \4 Y2 D& ?: e( N3 D
AC115V/50Hz 辐射测试 + l6 x; c V( i
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