本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-6-16 11:03 编辑 7 S! e1 L. m% N7 k9 M/ B1 O
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在之前的文章，我们给大家介绍了基于本公司主推的CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。本文，我们将给大家介绍下基于本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L_9V2A电源适配器解决方案。* r1 }2 [+ ?" g/ j1 Y4 x% F
' c j8 U* y) H# A1 i
01、样机介绍+ Q# d1 d! h# q6 r
z$ j0 K9 X& g& F/ f3 G1 [1 L
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18W，恒压恒流输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L。$ c5 `- p) f; d. @+ }$ N/ u8 c
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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图
0 _7 Q% E, `- L; w6 Z# }, ^3 RCR5269SSJ ' X) {) D+ v" B4 q1 Y6 d
4 ^, K# S/ i) v( b
CR5269SSJ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，CR5269SSJ集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSJ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。CR5269SSJ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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8 G, H( B$ |' V, o5 U4 D- U) H4 i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。0 r+ t6 s1 s% C1 a( Z0 G/ b
! n; a3 ]- t* f+ xCR5269SSJ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 b9 s- s9 @& W7 O+ o
' E4 B% t( L- H; z. Y; f芯片特性
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( g5 z8 }* l( o1 S' m0 a. t% x# y7 z● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
0 N/ C1 N3 q# G5 k. \5 V' F● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；# y" k4 O: [8 _4 F- C* x* X
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
1 |) d S1 P" P# J● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；3 |6 C' Q8 \( d }# y8 u
● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”% i% ^/ g! a |0 {1 y* q7 r- l
● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；5 C. o* V# Y" @0 E1 g0 Y! X* K
● 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。0 V9 ]$ U# \/ E' U, |
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基本应用$ A1 J5 [6 y( @
. H- x1 t% z3 ~* W# g& @( s● 电源适配器
4 S5 X! @: M1 o- p● 开放式电源8 S& @% ~) Z( }
● 数码相机和摄像机电源
& T# ?3 F# A q' I' ], X/ h9 I& q● 电脑和服务器辅助电源
?% r& p9 t: C● 机顶盒电源
4 q6 p! C1 L: J8 _! j q$ X0 t● 掌上电脑电源
3 k5 B. f4 r# y5 p2 c5 a) B
* i! v8 J" @2 \# s; j! {引脚分布" H* l; b- p8 ? |( w+ h# w
' }0 m5 E9 _/ M: c E' o V$ o, k" J0 g$ Q
引脚描述2 ~, g& X/ K( ]& {, O2 }
! C* x8 ^6 Z" L4 c# ^
0 }' X7 V' O% X9 M8 e: N
典型应用9 m$ U* ^: H; M# y# I) U2 T
. j) d1 I, T+ j7 o$ T
CR3017L芯片特性：
3 R) ^: D- E9 C9 B% Q: O9 L$ P4 M: @4 N
● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
+ N- _2 A6 a" I/ t3 K# b$ g● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。; A- s; }1 j+ M# R8 E2 W+ b
● 外围电路精简，SOP-8L绿色封装封装 ，可自供电，无需辅助绕组供电。
! g" N" a. B8 _- J) u' a
* s" h4 F$ ?! k5 N样机PCBA尺寸：66*39*22mm( L*W*H),是一款全电压实现9V2A输出的电源适配器。AC100V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时平均效率>86.5%；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# p% A* L" Z) d* |2 M
9 u6 L. k; N* H5 B7 i Z) @
样机具有良好的动态负载能力，良好的恒压输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。- ]% P' _5 D8 T- v1 Y+ @) r
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样机的变压器，采用了EE19W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
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02、样机特性' R& x: |2 a5 @6 d- |" d1 g
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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。
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3 E. P0 X! \$ H* S2.1、输入特性：
& T' a% q5 A& {6 r6 s6 o8 M5 v( s0 u2 Z
! [% P0 n$ m9 d8 F+ ?4 e$ l& B2.2、输出特性(线端)：
, l: m" H3 S- ~8 ?, Y% x
# x8 u6 C: @1 j1 |9 W" k2.3、整机参数：) k8 x W* k# n- d4 T& R" L
' q* Q; Q/ ?" [' ^3 r
. \8 r8 @4 w8 ^2.4、保护功能测试：
; J0 L7 d8 c9 l! f- e- H0 }$ w* n+ r q9 o. \3 g/ x' L
2.5、工作环境：8 ?$ y1 y! m( o! ^7 \
# b J3 Y4 B) S3 V' }4 g; ^2.6、测试仪器：! Y! X$ c+ ^: N- A
# k3 q+ V" H/ f1 B7 N8 T2 X* n03、样机结构信息; }" z6 K3 f5 _! m: s2 `* q
& Y3 u3 c6 W+ H L2 E' 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。$ [* d8 N- [6 K3 h+ D
3 V, U/ _" p) _
3.1、电路原理图及BOM：) p; ^9 g0 \9 M" @4 b& B% {# S+ I
. u8 j9 e, K6 Y& D7 O2 U# D
3.1.1、原理图：
+ |1 [4 D8 C0 L7 O( e: |- B9 t1 E M
3.1.2、元器件清单：
5 O1 L; P% E/ ]$ P$ [3 j8 j2 B s/ ~" q" k$ z: ?
# y3 h: I* I: E
3.1.3、PCB 布局&布线：, R4 `( Z: J$ X1 K7 a0 V9 l
8 g- x# g7 |0 V3 h
PCB 顶层布局
5 \; F2 J5 L! l
PCB 底层布局&布线 6 z6 L+ x2 u" g2 d3 j8 {$ W# L
3.2、变压器绕制工艺：
' F( }3 K# P$ l. z6 b
8 Y4 b/ a3 F( X. ^/ }/ u3.2.1 电路示意图：- ~. O4 a/ n: C v- G5 D5 T
; ^# l& o- j2 f$ R: Q3 e% E3.2.2、规格参数：7 b0 t: m2 U2 k. M% V# s
) b# F+ i% E4 z& y; s1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
" E6 p/ _3 Y4 |9 g G9 C2）材质：TDK PC40 或同等材质；) i( S9 E* d& o' x2 o6 v) l
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
' T/ D0 ^9 I/ m2 H) s8 M4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
, c/ V5 Z( Y; ^: B5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；5 U& w3 y% w$ v* p" ~
6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；1 P1 ^2 ^! }+ k. g5 ]7 L2 {
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）)；# W5 p( }$ v9 |/ i$ N0 j2 t$ {
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
) V* L( |4 ]1 l5 ]. R! Y1 E9）成品要求:浸凡立水；$ `! o j" u4 u- l3 t
) S$ i% g9 J, i f2 p7 C F7 m3.2.3 变压器参数：
: I. \, D* U3 \3 D% H I) J+ }
* y0 E p H( Q! S/ L* q5 y3 j
* t' H* W1 L7 a, k3.2.4、变压器结构图：, v' p$ z d4 P& J6 G
! M1 a) r( ~; l. e8 R
04、性能测评
" V: `1 i+ r! o4 H+ B
( R: C% d" V5 L6 H2 O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。+ W5 |2 T2 Y8 V+ m2 {
8 h% k2 H: Y% P% E* ^# ^
4.1、输入特性：" ?; l, X2 c$ X2 i Z2 k! g1 z
6 x4 t" ], U; N! {- J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。
! f% i# |8 N$ K4 k1 n
4 }& d, x9 m1 ]% n: T0 G+ ~表1待机功耗% |8 C5 }5 p8 i
* @4 f9 m2 q9 ]7 k' u% {; |表2 输出100%负载下的输入特性' _, D$ P1 R; m5 k! G# B
0 g, S6 d" D" S( _- j H" D, e K# P) d @3 r7 [
表3效率测试（PCB 端）
" t9 I% d# |2 ^3 Z( T6 A$ c; d7 [& e
表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
; p8 \1 L% h5 e+ F& X9 _0 F- H0 {9 ^
2 @% ?& V2 m# K& `1 V& s表5能效等级评估（线端）3 t6 h4 w( T! D9 |- B4 V, B2 T8 q
9 F6 O+ ?7 G% v* j: B% S- t4.2、输出特性：* X+ E1 w7 f1 Y1 G& s9 E$ I
! Z6 O" Q; d% w' }3 Z) b1 i3 N. v9 `4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
U: x. d$ d; r
9 T% N% a# x; R1 L6 ]0 A+ ?4.2.2、输出电压纹波：
! U3 i1 q5 l; T, _# G* F8 ~* v& P# }2 a( R
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。3 N9 d5 p$ j2 m: [
y L- I' m, D! r7 M
R&N @ AC100V/60Hz,No Load
( n9 ?. \, I2 f- `4 [* I. v7 e7 N$ }
R&N @ AC100V/60Hz,100% Load . _$ C: H) Q4 [! z8 w: N$ d( m; h
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
4 I2 i9 n) @9 G. ^$ c" [
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load ) l2 l. a# @8 q% O- N
4.3、保护功能：$ U# R1 j# w( W+ q
. N- [" K3 u! [- f. l5 g+ I
以下涉及过流保护、短路保护的测试。4 z6 s% r. J ^
, m! y' s n- k2 n) m, j" }
4.3.1、过流保护：
O5 q3 d1 v& Z9 b/ p* `* J1 Q' u
: Z" q: {8 a$ r+ K. G4.3.2、短路保护：4 i' L6 r- x$ A$ @& {- L
( ]$ u# \! D- x# }; A* F
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。; ], a. Z) k2 _4 @
- Q3 T, U2 q8 O4 B7 ^# ?
4.4、系统温升测试
4 l7 d! i' k: h0 B
. K3 c4 h5 |) R3 z7 U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CR5269SSJ+CR3017L温升值。测试条件：输出电流2A。
' @* q- Q0 T: x" \$ N- c. i
: H6 ^- V. p. G3 h+ a( \9 e1 H
测试样机及配套外壳 % }8 e/ Z8 a1 _0 r- O9 v
7 C+ h6 o) w4 }7 w' k4.5、动态测试：
' j4 D, W1 j# z
# B0 X% [* b$ ^9 }9 X+ m# |" u7 X d. R输出动态负载电流设置为2A持续5ms/10ms，然后为0A持续5ms/10ms并持续循环，输出带线1.5m测试。
$ ]4 O" k2 N! i
7 g8 o( H& s5 b
AC100V 5ms
0 u8 t" S/ W2 O
AC100V 10ms
' z8 q9 K$ D, F/ b0 R5 S
AC240V 5ms 0 Q$ s j* @2 ^& U8 U3 h
AC240V 10ms
) o/ z) E% ?' f. Y2 Y/ o( A! v4.6、系统延时时间测试：
) d- u" ]; |8 O: b8 x* @/ E* G! e4 m p. e9 [$ G
6 @' g. m n6 c. n
TON_DELAY @ AC100V，100% Load % O! {+ ? T! n+ ~ p. ^3 T. E
TON_DELAY @ AC240V，100% Load / T& ~: G+ X5 n/ u5 L
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 9 s+ s+ y2 u$ l0 C) I) l* m- O
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
3 H) F3 f$ k0 U- e% T0 o4 j4 ^4.7、其它重要波形测试：
% Q G1 i3 @0 \" z P
: e3 \) H& [0 P& |DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
7 K( B! ]- e; n6 g7 B4 I
- X0 t# ?, I2 t( s0 @
AC90/60Hz，100% load ' @4 _9 q7 B3 g0 H) B! N: }
AC115/60Hz，100% load 4 ~% G$ a g' f* w
AC230/50Hz，100% Load
+ k; \8 y9 I+ T$ Y3 q5 n! O* @
AC264/50Hz，100% load
! O4 I8 S' q/ T, r) N其他波形测试1 }, }1 t5 Z) M; P* x* Y' `$ Y
& R% _9 e, n# m6 O1 B4 i
AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力
2 G2 ]8 a2 M* s
AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力
& c9 i, }7 N7 ~- M05、EMI评估测试
: F" ^$ o# V9 v' b" M" |1 {
! d$ K5 M- i; t/ ]. s! N测试条件：
1 R6 A1 {3 k5 u! h, j6 ?输入：AC115V/230V/50Hz；
+ ^' l- H$ l5 m! n2 M2 r输出负载：使用大功率电阻；, v' g% z# A- a$ f6 ^
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）4 y) X7 F2 b3 Y7 s
AC115V/50Hz传导L相 * m9 P. V2 G7 z0 i/ ?
AC115V/50Hz传导N相 & m$ G- z6 g3 r! _
AC230V/50Hz传导L相 8 Y' h' h- O g3 @
AC230V/50Hz传导N相
, ?1 q7 i- `% m
AC115V/50Hz辐射测试 . b" ?" t. v$ Q7 J0 y# ^$ u7 q7 G
AC230V/50Hz辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-6-16 10:48:22
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡