本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-13 10:06 编辑 # k$ D. Q( j+ H9 `
! n* E1 o' k! U! M本文，我们将介绍的是CR5249_18W 电源适配器解决方案。: S' {! |3 Y2 @2 z* Z( ]! g. a6 h
: `; h& n$ j+ H; _9 _: A
01、样机介绍' r) ~ E, V! N( n8 R% G! H( e
' l; {; ^3 ]4 E! o3 L+ c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。* E8 R: l' x3 B* N+ _! v5 Q s
4 \' Q) A, l8 A I
CR5249_12V1.5A 工程样机示意图 5 |7 \6 c9 H, C
CR5249
( S9 Q7 d& {1 `& H& h- t9 v' Y' V
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。' u; x" C6 S" [+ l% [
) f; c! m$ y5 {: K
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。
; }* N- H+ ?1 E/ c
/ w3 [& S5 A2 ~( Q% C `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。: G) X; l; J+ l% u$ c
, _. W7 s' L; U9 O0 x; r, `( d芯片特性
8 R$ q, r+ K0 V& L- ^7 }& o9 n( J8 ~! [6 O o6 S1 V
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
( S6 \8 b' C/ Z$ ^* I2 ]● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；9 I6 t* d5 a7 v( N
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；9 i* a+ d, b7 n4 U
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW；
, R9 \; P$ N/ o# z& `● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
% j' C" Q. Z% u5 M2 Q4 B3 j7 b+ O) H● 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。
6 `. J/ P" E0 o5 }" j● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求& m, R" f& x4 W+ y& a+ j/ v; o( ?( z o
- Z$ b" L* ]2 m4 c; c/ I基本应用3 t2 @5 Z$ ^9 L/ p% H2 g \8 v
) {5 u, Q' p! S4 M$ f● 电源适配器
5 W) v/ r0 p/ h8 @- j$ v● 开放式电源# O5 m! ~9 t+ a2 I, q
● 数码相机和摄像机电源
2 }* m3 Y+ Y& n" [1 O● 电脑和服务器辅助电源
. j7 x G* Y2 X● 机顶盒电源
R% O, N! X. S* s+ Z# A( [3 E+ m● 掌上电脑电源
0 w& `6 c8 {9 W! h) i R. \9 k) ~5 ~4 R5 }# L" U0 `
引脚分布4 ^1 L/ ~% f( p7 d
6 P+ e( A2 C, D) B+ f7 E% _9 ]* R; c: R3 a
引脚描述
# G1 H; P' { H2 \% x, U' W; I6 Q: i8 Y2 l) Y
: L$ u" {; c3 P典型应用
+ o1 h- T5 b0 i/ Z' x! J1 v7 n! o2 H2 l
1 C6 u6 f* C. a4 O$ 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。) G* k; ?/ [1 ^
* { ~$ |: T+ b$ i C9 X$ u' W9 l
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。/ G0 w( h; Y0 U& _! A
1 X2 T3 l) t+ E7 ~7 P# m9 P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。! w, m& b) x! @3 L# e `
5 i* ?4 F* Q5 F; ?3 t02、样机特性6 {6 Z& _7 m& S! `9 G& u& h
) M" p |+ u( i9 P4 X+ n3 C) f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。( t! s. A: z; F5 T( c
3 H. D! p7 v+ d1 u# a2.1、输入特性：
: c/ C' f3 y8 a$ {! i' `3 W
4 Q) S: v7 X! J1 U
" r N1 \* V( t. _! _0 S2.2、输出特性(PCB END)：
7 v; e$ u: L; z
* a! L) W' `* V {* ^
2.3、整机参数：
! ?% D6 B% M( {3 A0 E
( k" J5 a6 Y$ ]- C
2.4、保护功能测试：
8 u& ^3 @# B- k% L- |& j+ C
1 `6 r4 ^% m$ Z* r2.5、工作环境：* E+ F3 N- J0 S) z, [
- [6 P8 M4 P0 \( `# o+ c, U
2.6 测试仪器：
" K: k+ _1 {0 ^5 V# r- b$ h03、样机结构信息! u3 D. I9 \! R
5 U0 H8 U. W' r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 i/ |9 ]. N; {/ L8 B8 b. y' V; O* j/ r) t# O
3.1、电路原理图及BOM： E5 A0 T* Z5 R5 w* V
6 N9 m9 H4 y2 w* z4 `4 H+ p3.1.1 原理图：9 K2 P8 X4 `2 A
' Q" D2 E3 b- d3 m: p6 g3.1.2、元器件清单：! z ?% ~. Q( e
* Z5 N$ f6 K0 ~
% M, I0 b2 S7 n' f' ^9 u
3.1.3、PCB 布局&布线：
& l3 M2 y7 b, `. t) Y6 r- U: T* p: ~
PCB 顶层布局 . G/ `4 }8 o$ X
PCB 底层布局
) f% |' B/ b+ c+ B, p0 wPCB 底层布线
( v) J7 |! I! w3.2、变压器绕制工艺：
- K$ i/ J5 d: J# g' i# T; D& a( X
( U& |& f5 T7 W0 N8 X- ~& |6 y9 I# k3.2.1、电路示意图：
/ g" E. h" A% T! o7 a
m0 i) E7 a( F8 m0 ]/ T5 @* g4 v: W$ A8 s+ E3 J
3.2.2、规格参数：
. a! G6 l- p; X' q$ O( p1 r/ }/ p" T3 i6 A Z
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
7 t& ?' ^: c V9 V! m, Y; h; R2）材质：TDK PC40 或同等材质；+ O8 H, r9 |% C6 H7 y& D' t8 t+ \
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
# F5 [- N( `% \: [- v( A4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地 p$ G* M2 W# B) r1 J3 f6 V
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；4 K. b2 L% P0 O G1 `3 D! z: N
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；+ l l& |* w2 x# D
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）)；0 T) v! m% W1 m
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；0 [; u' t' n; r9 }8 f9 b4 y5 v
9）成品要求:浸凡立水；5 h3 ~5 ?0 c4 C+ A
( g& ^+ S' z/ e, b3.2.3、变压器参数:
" m, ^( V, d" R7 V3.2.4、变压器结构图：
2 ]0 T% }" V, |" J5 {" v% o r* n/ u$ s& {5 N" [, D
7 O+ x5 f5 v. J$ F u
04、性能测评
4 M4 w/ Z' _- P5 u! _7 @/ G" [: `; _+ n. {8 H4 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。+ r* D2 \1 }9 W: ~/ X
$ P4 O8 E5 Q: m0 p% w4.1、输入特性：
7 h8 R6 t$ X$ ]# `, Z0 |1 O8 J/ M
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。. d6 k: G: r( |) C; G
. ?4 w6 ~) a3 V A% C- s表1 待机功耗
! v+ i, a! [( V3 ]* ?4 m" G8 e* w6 P- L0 ? M
Q$ Y/ F+ _% o# i5 g; K表2 输出100%负载下的输入特性
: q6 j- O' ^5 E+ O4 ~* P- j" d( {: h% K3 a, y5 o
7 D1 o+ y& |+ G1 N表3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）$ ]% ~, d) S# c! h W- f
/ M5 O; {$ p* _2 l7 s# S6 |7 O$ R% H6 x0 H0 E9 }! ]; h7 _% s) o
表4 效率测试（PCB END）, d0 i* c0 U5 q$ r
/ O- J% p! a- \; b/ }
( X8 j u2 _- e# x
表5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）8 y6 g+ P. y8 Q# W, v; [" Q
3 l' \3 \2 Q4 }( G/ t0 ~
9 T" B& ]7 U2 g" G: S5 D, w9 @
4.2、输出特性：
- c3 L/ g, w: V; `2 V6 d* c
* S2 N9 d- o, l2 h/ L4.2.1 线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
* B6 X; g- _/ |' f2 e% y0 \
5 ^# P% [: _& G& V7 S. l$ J) q# M
: i8 U9 ?) s, g0 d8 V3 |+ u& ]3 _
4.2.2、输出电压纹波：
0 y4 I9 a- {& ]( {' G. @+ q! |# r5 @- j4 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。( o8 e) J8 d O# v% b
# k4 N1 X+ z7 p
! S1 ~. S. T/ \
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
: l7 g; o% i5 C# j
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 8 Q6 w6 u9 E, P) J
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
& V6 o; X9 K9 ?6 L9 r) S
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load & F a+ R1 `. k# o+ O9 J
4.3、保护功能：
+ ?* J, S4 W8 C: z0 q6 z% D$ m
/ Z* T9 _& ~' q# K, Z, K3 W& S以下涉及过流保护、短路保护的测试。' A: v0 W$ s) T6 i; i' R$ g9 @8 z- v
- w! s$ y; i, S8 X. ]
4.3.1、过流保护：
5 i2 {" Z: a, T: {$ s, |
" b2 |# _. N. ~1 A- V( K4.3.2、短路保护：
- _2 E6 k% G) P& ]5 S) ~1 S) j G4 ~4 b: Y* n$ U) d7 d8 Y
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。+ ^/ [+ J' O' i8 m
. b& u; l2 c, X# K/ k0 s4 X: g; {
4.4、系统温升测试; A1 S# e% Y9 P( ^
' i9 S0 |! d6 U0 E/ `( 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。% o) E0 U, v# J7 P6 h- l
" q% m; W- a1 w* {" \
测试样机及配套外壳
# ?& |8 r6 N7 r- R: M, Z1 O p
! |$ t% p: w" A; G3 V; g
9 {2 O" F- t1 P, F4 Z2 j4.5、动态测试：
) j* J. _& q" @7 D. w* a& g3 p
! O7 |% R* I% w& b3 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)/ U |' d/ A9 f
. N& R+ V d3 y
AC90V 5ms 7 o* n& Z9 x' C/ x
AC90V 10ms x) N0 {# _: `, L# G! c
AC264V 5ms
% Z4 U0 V w) I: _( [2 w
AC264V 10ms * X& a9 e" h( S s
4.6、系统延时时间测试：
0 \- ]" Z# v; L& g6 s5 N1 ~2 Q' g; X3 `% t0 Y0 C0 {* u* W
TON_DELAY @ AC100V，100% Load / _ h- O" M4 R: a- L4 m" L( p' h
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
k" v v0 t x# n. [
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
4 V# j# G$ E p% L; \: |, a7 r% K
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
2 I' S( o. E- w* R1 D3 }" e- V4.7、其它重要波形测试：
, r0 W- |9 T2 x6 E
- U: Q# y0 C/ U6 V3 {3 K2 WDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：4 J: q7 j: a0 {) Q L5 x% ?
' E+ }3 M* Q2 v4 k2 D
AC90/60Hz，100% load . D, S6 v/ R& J$ \( l0 {& ]" i+ k
AC115/60Hz，100% load 7 ~$ }# g# _% j. v$ H* D2 h; {! Y
AC230/50Hz，100% Load 5 x' s# ]1 u) A4 i& i% N
AC264/50Hz，100% load $ D7 k2 u% u+ D! d
其他波形测试
F/ l6 s% r- {8 g8 p* H2 Z- P! M! e0 D3 z; k: x7 X; r" B% {
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
/ @& q# U% k1 `5 j! H* c9 b, i
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 $ k# I" Z/ Y% l9 L* W6 w& V
05、EMI 评估测试测试条件：1 Z8 t- u3 P* G: n6 b
9 L, p$ @4 f& T, E/ J5 P% g) H& O输入：AC115V-60HZ/230V-50Hz；
" Q8 N3 u4 z" }- G; a. Z输出负载50W 8Ω大功率电阻；: b3 Q; e- V3 ^- S! n4 Q
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）" o, p, _( }% e7 e! y6 ~* V; ?
# U: z6 a5 o7 F1 [3 }' Q4 Q# E
AC115V/60Hz 传导L 相 6 s$ F0 @# Q. e; F3 J/ A
AC115V/60Hz 传导N 相
" b/ u8 _$ x, C3 P
AC230V/50Hz 传导L 相
1 e1 r% S' b0 {8 j% i T! Q
AC230V/50Hz 传导N 相
& a6 B+ k. e d2 m
AC115V/60Hz 辐射测试 : N$ r% {$ J X
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