本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑
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2 {2 \$ \# E3 M' X* J3 m本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。
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9 ?. @- K8 D9 ?# [01、样机介绍& t- `) z! r: e
& h& I. f! _8 M: S
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。
: l. I1 ?* ]; u4 k! O4 v& H$ B% X4 q& U6 Y, u' b
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
6 }. x; D: Q- P/ x* ~ b1 vCR5249
+ T/ j5 W! Q/ r2 j) H5 ]% }) |2 t1 r6 ?0 |
CR5249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。0 P* C4 }2 X$ m1 B9 t9 t. w
, h7 Z: O! b6 R0 J! S4 u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。6 v( m% o- F8 ~) i) B. Z
; N' y" f4 G# z4 ]8 N$ U5 W ^CR5249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。7 i1 d& l: ^0 S
, Q( j; m, B5 Q( W9 \/ G芯片特性/ C# w+ ]) F0 T3 b8 \
: Y% K6 I, F- c4 y0 z3 l● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关" r7 p" C" H& n0 w
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；1 t- b+ X/ N8 Z3 G5 H
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
. I7 R, r8 V) @# n8 m9 {" A. c● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
% f4 D0 K$ i) J8 f+ Y4 i# D● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
8 e1 w/ H6 H& c+ f! E● 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。- k8 K T7 d5 M" y1 p1 c0 N1 s |) ^
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
4 p1 x: [! b$ M. d5 T7 N
5 a' V, t. Y/ P( F. D9 `2 U基本应用
5 i4 l. Y: R& }5 N Z
( i) J; s5 [* [9 D● 电源适配器3 m' Y& e) a( `3 L
● 开放式电源# p$ {- | x0 e* Y7 \& ]* s
● 数码相机和摄像机电源
' K& o# y8 d$ Q. E* l: o" a$ X) B● 电脑和服务器辅助电源
: U# n/ x8 S' t9 o4 k2 C1 d● 机顶盒电源
E6 @7 e- N6 G: z● 掌上电脑电源
( g+ q$ I1 t* k2 K7 i5 R/ @: o3 L6 \1 V$ p. e9 l/ i* h! M
引脚分布
' I. M- H5 U l# D% r
( z1 m% Q: D# x/ P6 ?' t
( y: \5 q+ N1 P' f1 n引脚描述0 H6 w k3 U% ^' H6 n
2 S8 ]2 Q# v8 y) y( B8 y0 H8 k7 {5 e1 _6 m5 L ~$ l2 c
典型应用
x0 m9 N* ^: n3 I* l2 P+ ]! a" B2 J5 s) V2 f3 `9 w8 G) W# }: V# P6 T* n
0 O* O+ t- }2 i4 u; H3 Z$ N- M' K
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。
* L* g7 b5 U4 M1 _' [2 o$ ?% M# n5 | E
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。$ H# E) m0 d" L8 s' v
* P% \ _" o; n" l: w8 A ?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。; o+ `" Y" A0 V+ k
3 y6 z! M7 v' h# } j7 l/ w
02、样机特性
, k2 L4 L' t# S$ \' r: `+ f2 q8 g
# b2 v( Q; q# e: B. {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。1 ^- g' w' |0 G5 m9 ?: z; H' X
* ]* ?, b+ l$ g8 V$ D$ R
2.1、输入特性：
$ O2 N, H4 H* h1 O5 z
4 T8 t4 ]5 @$ y+ u9 w4 M+ M
6 ]* x# h# H$ Y
2.2、输出特性(PCB END)：
2 ^" \, H) u+ }1 }3 n7 @# a) Q
# C% w( j" J: z$ `
2.3、整机参数：/ o( \& h, p% @; k
0 p; @6 l* Q# H- e' n- }+ v$ k
2.4、保护功能测试：
5 M( i' n; q2 T2 J3 r
+ J6 i& T+ W f5 C, G2.5、工作环境：7 X1 P) K7 @: Z5 D% j6 a. k0 v; R& k
1 X: b2 L. L, Q! U, \ b1 S
2.6 测试仪器：
( ^ L# q2 G: j& p7 p03、样机结构信息
* \: m6 |# x7 Z r, _$ F6 z& k7 z2 E' d* ]1 }; s# e
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。9 _* K# d& U; Z3 ]4 w: f
- P5 \( R2 _- M3 C6 N x; Q
3.1、电路原理图及BOM：
$ r4 L V2 Q9 E. v8 c
% e5 ~/ s% t* @6 ]& L" {3.1.1 原理图：
5 T$ r2 O8 Y7 W3 m* ?- r& e. p f4 ?6 N9 } {) a
3.1.2、元器件清单：
: o) F0 W2 N' z! a" S2 P# `" r
- L0 z( e* x* b2 M& Z# p- K) a6 h5 @0 L0 [
3.1.3、PCB 布局&布线：
+ w# P8 f2 Y5 L
3 z" z+ ^% e0 j$ d( Q; u0 T
PCB 顶层布局
) z7 ]; d3 ]( b: v" ]$ U9 q3 S
PCB 底层布局 ; e, |( O' Q% e8 L
PCB 底层布线
% B6 ~% |* g. x. A8 b7 Q& c3.2、变压器绕制工艺：
- G0 ^' g3 y3 }; M+ t
4 H" ?! S" q7 x6 c' }0 ?8 _3.2.1、电路示意图：1 ]9 U7 h" Z) M. u% O" A
2 q; s6 k' s+ ~5 a( i
" _3 d8 j: f6 c; i' Z3.2.2、规格参数：! j' H' |0 T k7 o
k2 L1 _. x! N1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；8 |) v8 H3 B5 e& x! N
2）材质：TDK PC40 或同等材质； \ s. S6 j( k' k& b
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
* e# O a O! R& [7 [+ n5 E4 E2 t4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5 j3 u: M: i2 C9 x5 K4 s- A( w+ K5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；& |, c1 `( w, X& @. v) g
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
# d c1 k) g' H8 K0 L* Q/ X. g- p7）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）)；
! S7 ]* r1 [- t" X6 H) \( n2 Y8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
( p/ F8 p- m9 N- }" ^' s- S9）成品要求:浸凡立水；4 G2 d" l3 @+ J2 m! v& ?: r1 I' T
1 [) ~; Z8 |3 g/ z3.2.3、变压器参数:
. L X* h4 i( H3.2.4、变压器结构图：
9 {; F# y( k& U& E, e( ~+ R; \
: J2 |) _1 t0 n
04、性能测评0 e" _8 l' z4 G) ~$ u: X
' p6 V% }0 b2 ]. ?
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。
/ t V K' T X! u9 u
$ t: A1 Z! ]/ s7 W, X5 r4.1、输入特性：% C. |- f o0 y8 G% L/ [
: I- @" i8 _1 B$ N) U2 ^! x4 H+ {' _' U
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。5 w* ^2 V" m+ u! [, M! ^
1 O2 v& b2 _) y1 }! l表1 待机功耗
, S, G0 f! K- ~3 X2 b$ [+ _" l% P. p) H5 x* L
# L$ _ `8 J' v# f$ M表2 输出100%负载下的输入特性
' |. Z. {1 c; d: @0 n0 I0 V7 p
. W$ u6 }4 @+ t0 I) T' E# }! ?" E; r
表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
- I5 |2 {( f/ I: l' L* r- s8 x7 m# w% ?! D+ o
, u5 V9 U( \1 ~
表4 效率测试（PCB END）3 ?: u) s/ l* Q% H( C
( U2 ^9 W+ |, e& E1 T/ s& ?6 v) ?) }
' Q/ q7 a6 N1 E; B. I
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
" ?( N8 ~2 N' ~7 F3 U! y
: @' A+ @, a4 j" B& X
3 K9 ~1 o9 I7 q+ y9 |4.2、输出特性：
! ^ l9 U1 N7 A9 l& V) b+ I, |8 ?; ?8 |
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
: {$ T( ]6 N y( T/ Z
3 i, M3 P! ^4 ?1 V% T; i+ D9 U" x/ x- b* c
/ s$ q$ J0 a: @" m4.2.2、输出电压纹波：
/ c2 \9 W3 u* r* W: A0 A* Y, |
; x( [* k d: A5 T% o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。
9 G. K6 A& ^* f8 H1 s1 g, U4 l/ }1 l% l( M$ x
) i" ^1 F# N4 y" f) B
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
! t) B. Q; k% X3 q% U
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load - b+ `; C x9 A7 O) W
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
* J# n" ?( n: ~, X% W
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
& R1 c. R0 a! h4.3、保护功能：, e8 z- _1 G2 H8 p+ T% Q
: u( z8 D5 i0 d6 Y) v以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 J& u+ P/ b [2 l* R/ G- p9 D# f# i: c9 A) G0 [5 I
4.3.1、过流保护：# G. u3 _ A4 m* |. E: T
% `" Z, b1 G) i. a+ D. C. w
4.3.2、短路保护：: M/ z4 S. P. ?! u' h7 `
2 P4 j( E$ s# N. B
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
' `$ M) H c$ Z
v V7 U( z5 T8 m+ z4.4、系统温升测试; d/ ]4 F& ]( W2 V$ f' H8 K9 U
8 z1 u7 K& p; u" v4 C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。
: N$ V8 A$ T$ u
8 f4 W* [; A: E, p' a4 z9 ~2 f t7 k
测试样机及配套外壳 ) H3 T: Y% g8 ^0 @* B1 a
6 d r' A4 o. A2 i! M! c5 ?; O- C% R0 U! }: Q
4.5、动态测试：. K" ?9 f- g* s. Z8 ~
0 b! o R/ T1 w0 |& x0 W
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)
$ y: `$ u. m7 c2 r1 F: O: F
1 \1 d) D& Q+ p% _( b$ W
AC90V 5ms
7 K* m5 F% V: N
AC90V 10ms
; B8 j- e) _- c' p; E
AC264V 5ms
" r+ e1 n5 Q& o& Q" B3 Z
AC264V 10ms
) E) A: Q2 Y/ F8 Q4.6、系统延时时间测试：! r, E0 V/ y* W y( }. t
& Q3 W) F! @- y/ W0 I
TON_DELAY @ AC100V，100% Load 3 Y( L& F c5 r. j
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 5 l+ y W/ p4 Y7 }; e# w
THOLD_UP @ AC100V，100% Load * H1 a& A$ q/ k
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
/ A- e, J' d' V, T& l4.7、其它重要波形测试：: Z0 I. j/ r, G3 x- ^4 A. Q
& k* R; i' [% j2 e: C/ P% O: X
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
9 e0 A }5 S5 I: c+ l4 k& }& \0 e `
AC90/60Hz，100% load . J6 J! n7 \6 |) D0 `. E
AC115/60Hz，100% load * ~! s4 r1 t) D! G6 y
AC230/50Hz，100% Load 9 u" f5 D! ]0 V1 {! T& ^
AC264/50Hz，100% load ! L: p0 ~$ S% h9 w2 |
其他波形测试& V# y+ m# r$ [5 |
" b3 l9 n# p( e: r+ F6 o5 G5 P w7 j; g
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
/ B7 F; D. L3 P( l/ L1 G" f
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 2 m# ~7 u) D+ K+ O6 {; b5 U
05、EMI 评估测试测试条件：
! W7 ^' F# v9 \3 q& P" l6 M6 _1 d: Q B' j% B( v) M/ X6 }; K
输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
3 A2 D# l; I6 I输出负载50W 8Ω大功率电阻；/ t. [+ X, U" N( z8 g3 w
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）$ ~ _4 a6 T; w0 @+ }8 u
! j* U% B- t1 u( ]
AC115V/60Hz 传导L 相
( F, J: Z& P2 u; X5 k# y" S% R
AC115V/60Hz 传导N 相 % C; g( W/ L7 W( s, @0 }
AC230V/50Hz 传导L 相
5 l4 P1 g0 S+ ~3 N" D0 \- d
AC230V/50Hz 传导N 相 " ?0 r. ~6 G% g' u% [
AC115V/60Hz 辐射测试
" A% }3 J$ b: J6 R( n
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