本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
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) L( _4 C5 Q# w7 s3 { Z本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。6 n2 _$ q" H0 A# g7 v6 ^' G4 {
. j" ~8 O. Q5 [( b( ]0 u6 f6 Z01、样机介绍% ]/ R, @& s% T2 s# j4 s
: E& y5 d5 d6 ^该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率18W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC 采用了本公司主推的CR5249。
6 \. K5 U$ b. C. Y8 m6 ] x0 t- _
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 0 C6 o, I# L- p' H( y# F) Z* ]3 h5 K
CR5249
, v* g4 F6 t- P) E( B2 Y$ P- _
# ]1 ^. ]% U* J E" T$ ZCR5249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，CR5249集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5249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。CR5249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。7 e, D" O9 G6 d B Q+ k9 h
# @: q6 U- e0 J) o% [( d
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 l9 f' G: t) ~1 ^+ m
- s' @7 g9 g! wCR5249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。
& R1 B6 [1 Z7 {. D. f; J8 u5 o" h, `- x2 B, H& k9 L
芯片特性5 r- O- s& ?) l$ f
4 K/ e- W7 x0 W. I* B5 B) [● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关" C# @6 p/ i0 g: a/ e. d! U
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；$ {$ W7 i/ l$ N* r9 A
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
+ [7 e) E) U; l' Z● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
) K- ^- _/ E7 n4 P1 |) K6 J) ]- O● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
2 E4 O' s; i1 E3 u2 B● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。
2 `. n# I% R6 v$ K3 A2 @* u, g● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求- k& J9 H5 o; p9 q( F% J5 V6 g; p
2 Y0 |4 p; o$ g4 J基本应用. B) G+ o( W8 P4 Q0 k$ q7 P9 C
- C6 p/ y/ D4 Z. V: {
● 电源适配器+ G. L/ N' T7 L, b" K
● 开放式电源; I) f9 l1 q" H! n1 G4 U7 C* [
● 数码相机和摄像机电源
! w* r6 J0 e4 o. Y# [ p c● 电脑和服务器辅助电源
8 }9 {& ~$ D' _8 X- x. s, y) T● 机顶盒电源. \+ }9 j; s) l+ ]+ ^
● 掌上电脑电源( N4 Y* d+ I/ p( t% l
' y) Y+ ^' _0 {# P$ ^* D- a引脚分布
7 `$ j) j4 {& `, j e K/ d7 p2 E' z+ @/ n9 s' i
' E2 X4 Y! M- [7 x" C$ ~& b1 W引脚描述
* P- f; ^" _3 |4 ~5 {" Q$ T
: r/ {( P. ^4 x* |5 K8 J2 _, M4 ^+ X7 \
典型应用
: x& e' M2 g- W) N# h9 B1 i u1 ]3 N3 E w; u
/ X' y2 w4 d) o- h( Q/ V
样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为72mW；全电压输入时平均效率>86.43%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的“COC_V5_T2” 能效标准。% F: W" W" F' ]4 n5 }
- x* Z( C- ?) Y2 `: t4 X
样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
+ e/ i* M+ w4 b) l
3 Y+ y$ m9 G5 Q样机的变压器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
( k/ g( w# J' A; c8 t3 q) E( B( C9 Y0 D/ N2 h
02、样机特性
/ a" }/ ?8 B0 m" M5 ?8 {3 g" B, O. ]& u) S9 e
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。, [6 W6 D, ?' w+ [% d# P
0 V. r* a" |( L: E8 x$ L s
2.1、输入特性：
" P2 }1 Q% R, ~$ ^0 j
* f- e3 E6 y5 r, V$ \8 t2 y
+ Y- r" M& D/ S, i! @! a2 K# w2.2、输出特性(PCB END)：
# ?* p; Z) Z1 q7 I
# Z7 K X% v1 W, M" D; `
2.3、整机参数：1 a* v5 T, w/ J0 e3 [$ Y* K
/ d% h7 F8 Q% O1 a7 `: f2.4、保护功能测试： u- i0 L M D2 l3 E; }
2 f; q; e# r5 D* n; l* w) L2.5、工作环境：* T6 C7 Y' \' K# d0 N* g
. Y) A: ~+ d5 @- U r2.6 测试仪器：( o5 }. |% z5 `' B
03、样机结构信息# H# y! t0 g' g! O* O' }: z4 J( D1 Z& P
$ R/ U* v- Y l. `, `3 K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。
- N" }5 }; j0 N4 j7 I. c6 d* V% p3 e+ F6 q4 H+ ]
3.1、电路原理图及BOM：9 J% T8 p7 \: h! Y9 x
2 d. c0 w$ \6 B* o9 ^- S3.1.1 原理图：6 X3 J, x$ ~, W) x2 `
" g9 R5 Y' z: ~+ `/ B# Z
3.1.2、元器件清单：7 G( G# Y6 l3 H& q5 l
. A8 ?! l; i: Q5 W; q# ~
5 ^/ g5 s9 A4 m# z
3.1.3、PCB 布局&布线：" K: u9 J6 O/ t9 Q: u. ~
3 Y; p9 K- ?* j+ z& |$ {' }/ ^) u
PCB 顶层布局 / w- p8 Y% d4 ?, R# B8 D( Y q
PCB 底层布局 1 |( W! i& | b$ l# c5 z5 U/ [! p
PCB 底层布线
% f5 C) p3 h+ k8 O& s. x( O3.2、变压器绕制工艺：) ]: f+ E" ]" q0 I# Y v
' q! z, f; h/ Z6 }: L# \
3.2.1、电路示意图：9 L* O+ O& D e; L* _% U1 a6 W
5 m' X9 s7 @3 D$ D, D a' [6 z- X
& [( ~5 _% a9 l$ K E3.2.2、规格参数：8 a0 s1 N; y P: _9 O* u
! Y" |: E1 P/ W$ @" F
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
7 |9 X; Q L* j; F2）材质：TDK PC40 或同等材质；" P8 T" h `! S" ~
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
! |: T1 a5 w3 I: l4 |6 ~# m v4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地; t: `, ?' S9 u1 U* {
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；* W$ Y. w( Y/ i5 C% G2 t
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
: t5 e( e2 e1 y4 I7）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）)；+ E4 y% l* ^3 ^8 A$ R7 B+ ?% l
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
3 g/ w1 i, s$ `2 ^( H d9）成品要求:浸凡立水；
( {& [- l$ F/ |0 \8 C; Z Z5 F# p
# n5 e5 \+ M* m/ p" r8 [3.2.3、变压器参数:
* D7 A! N7 t% d! x3 Q3.2.4、变压器结构图：" N% G5 O4 {* a% M( I9 p
, B2 x& P1 A6 g# r4 y
( U/ v1 V& {9 G/ n' }: \; P7 }
04、性能测评, I+ F( }2 n6 j0 j( L; G; S$ b v
r7 C- q. q7 ?! T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。8 ^: S* }/ i4 Z2 A# l5 o7 a3 [
( @+ A4 X( w1 {- n7 M- s
4.1、输入特性：4 U8 k" u+ g0 }! c- o, ~ a6 H
5 s; q, T' a% B' h& _- R5 h5 p8 Z3 ?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。
* S' @5 l5 T$ g4 C8 K7 o4 @& |9 K" \1 u9 E+ L% Y, @0 P$ w
表1 待机功耗
, p' k- \% t1 r! \. |. |/ \- [6 a3 }. Q# G
0 |' J6 s; b4 g- i# w% B3 P3 ^表2 输出100%负载下的输入特性9 \9 v) `2 |9 }; m8 \. T
_& [) ^2 [! z j% @) o
) s9 P7 @. }# f: w" m, ^
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
2 S5 M% t1 [/ d. \; \# s' n& a0 R& A) Y1 T& w
' }' m# x3 m' \- ]表4 效率测试（PCB END）
! e8 o) a: e' b0 V1 p
$ Y6 U* q1 C8 j1 d, q7 ~
0 m$ G! T1 r# L7 z% g6 X! F" S表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）+ q! Q- T, y( s+ l& \: ]
5 z- r; g: i9 y5 s; w7 w) p- l
9 N& i( Y/ n6 D+ w' z4.2、输出特性：
3 Q4 W+ W6 }5 ~; \/ [/ ^# W: Z1 q) c
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）# J. n% B$ n) R' J, d& u
# T% r0 [# r. V" G
2 M# j. y0 \3 L A4 K
& z; E9 G2 l, ^. U/ O" x
4.2.2、输出电压纹波：. V) k6 h7 ^% Y9 |1 S+ x
1 S( _; D! e. c
注：纹波及噪声在1.5M 22AWG 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。
( o# [- H( W$ p; b2 S
$ W, y! I, f) G8 J/ B& u' {, g5 @( y- Z# M4 @# p$ y
R&N @ AC90V/60Hz,No Load . x% T$ i. ?7 _# w
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
9 G6 C0 Q( X9 [" V1 ?
R&N @ AC264V/60Hz,No Load ; g; {8 r% X3 ]" x' G8 L7 a3 l
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
% X. a5 v4 s- a+ T4.3、保护功能：
8 n6 I: a5 D" w' L1 l, m: E4 x* C! J' l7 G( b
以下涉及过流保护、短路保护的测试。, s: A0 V. `4 ?. R8 V, j) u
9 e' H+ N b" t' R5 {
4.3.1、过流保护：
5 a, A! L+ Q' L4 N
0 k5 A$ T, k' \4.3.2、短路保护：. y, m: p% `8 G
( c& e5 `9 o4 |& R9 V' I+ a
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。- S" J- L9 o b. t
" {' ]. W7 H0 c* V- s! q) r" x
4.4、系统温升测试
7 }; m+ m8 B* Z. b- T/ U
e: K' }2 w! [8 h' G6 q5 O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1.5A。" s' b' H; p. E) }8 @! l1 q) M- D L
' ?5 T+ H2 U+ B0 k
测试样机及配套外壳
1 u7 [# u, e4 e$ K0 b) Y2 Q3 ~7 U) I4 k" _+ d7 A
$ K2 e2 |) T# {* N* j
4.5、动态测试：4 `: W2 m2 D7 W; S: B
+ h4 V1 i. N/ M# v0 {! r输出动态负载电流设置为1.5A 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。(1.5M 22AWG Cable): W3 G1 h4 r9 N/ _" ~! `3 {: K/ G) ^
0 {$ Z. w- B4 `. }" }
AC90V 5ms 7 N& t- M1 ^* @" s
AC90V 10ms 8 E# w) O1 ]4 d$ T- N4 }
AC264V 5ms
( W2 s {* |2 d* ^8 U" Q3 G2 s7 V
AC264V 10ms 4 k) R0 i+ g7 S4 y7 d$ A% {
4.6、系统延时时间测试：& p T/ h0 E/ p
7 ^9 H# M8 c0 }
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
& K' B5 ?6 Z1 B
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
% B5 u- c) H, N& H/ }
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 2 C) F! E' ^! [5 J' }6 X/ ~, C t9 g
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 4 u- j. X$ M& n" D7 V
4.7、其它重要波形测试：
& L. F. l+ n& d- O
' s }# D |+ i' p, u+ r" j" D! kDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：/ j" \5 l, e5 q7 a- |# x( R
, T t5 v6 @! W& n4 ?0 r g7 R
AC90/60Hz，100% load 6 s+ F+ q- u# L4 a9 n8 q
AC115/60Hz，100% load
/ T; {8 g" J: n
AC230/50Hz，100% Load ) t! a/ W! b. T9 X8 \4 E/ c! M4 l
AC264/50Hz，100% load
% ?1 O9 g1 h% p0 E( ]其他波形测试
4 T6 z9 D' x) v/ f
% h6 r4 c% K2 o2 e5 l
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 . w& Y. E1 n+ Q: I u
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
3 o8 `. L y% Y3 z" `# @2 N05、EMI 评估测试测试条件：
3 A1 j: H+ |. e$ \, W) K9 V9 _& T
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；' I, d( u$ [$ w; M4 b' g ?
输出负载50W 8Ω大功率电阻；( _: T3 R6 @4 S: Q
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）( x( g) ?3 c: F
) W! E d7 A) L$ T
AC115V/60Hz 传导L 相
, v3 G+ I* O$ y3 k, ^
AC115V/60Hz 传导N 相
, s `: R6 o( K, I
AC230V/50Hz 传导L 相 $ T. f7 {1 O4 W$ G
AC230V/50Hz 传导N 相
% ?9 f0 h, j" v3 { h
AC115V/60Hz 辐射测试 : j3 T& q( c/ t6 L1 C8 U2 Y8 r- r$ u
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-13 09:46:35
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡