本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
& u$ u$ o; x3 o: y6 D$ Z$ v7 T7 T! Y' J! P" }6 a
在之前的文章，我们给大家介绍了一份“硬核”的240W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR1252和CR3012。
" D$ v7 G3 Z2 W. V7 M9 g/ x- p
0 x! q8 q1 i: ]+ ~! `本文，我们将给大家带来的是一份基于本公司主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。该方案全电压输入时平均效率>86%，而且具有良好的动态负载能力。当然，还不止这些，小编给大家一一揭晓。
! R$ D9 t1 ^+ i% T5 g7 x$ U
* A- ?' g0 [2 |+ t, \" A# S. v1、样机介绍：
) m1 L; y( X6 A5 V, {. B% A
+ q' _& X* l) c5 t2 F+ \2 ~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CR5149TJ。2 Y( ]3 D1 l- A2 n0 q0 w) Y
8 i% e4 s. f. V! i1 z7 G, }0 I' V1 j6 N0 O
1 n$ C: v) o" C4 O: u
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
. y+ E) c8 W! B) {# oCR5149TJ芯片* {" \! u- Y$ ^0 ]. k) n
2 ?: @; r3 S6 m. O& aCR5149TJ 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制开关。CR5149TJ 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR5149TJ 提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计。CR5149TJ 提供DIP-8L的封装。$ ]: Y; H# v/ u- X0 Z8 B
! D* D" f* W; O5 K1 @
特性
* X- E9 X) h8 b& P8 ?9 m7 \! a! Z; ]& @' \* m8 p
● 较低的启动电流 (大约3μA)+ e$ P; b& B# V% C
+ P2 R( ^/ f5 b! N1 g+ k
● 全电压范围待机低于75mW
* l* p8 U, c& y! [
, z4 B# w' `, K2 T- H& M4 {● 满足六级能效标准9 T7 _, w4 W4 l
: x( \0 m: t# M& L- D● 内置软启动减少MOSFET应力% I p+ s* }9 f
3 P# L0 |3 p- f# }6 q5 P" r8 s● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
; G( K, t$ |2 G( Q& y- Z
. m6 C1 H5 S* g. [3 @4 m● 内建频率抖动功能，降低EMI
/ \4 a' F' v. Y- f( V8 _- p+ R3 l0 q3 D. E# M4 g, Q
● 内置65kHz开关频率
, D6 |" \: X+ z1 W$ J5 k2 `5 R) o9 U) o' }
● 轻载降低工作频率
9 _3 P- C% H) o' D$ m, S, i! t0 Q1 t+ ? Y7 s m
● VDD宽工作范围2 ~& B5 t/ B! ]6 u W& h( c6 A
M, S% P( u5 g" r. Z- u
● VDD过压保护功能
! d: ]# t+ d4 N4 f& f: y
0 o9 m i0 U* P3 l' e● 内置前沿消隐电路; u2 Y% e. a" U5 J5 `) I: L
+ p& @) J0 h8 i0 N4 u9 n● 逐周期过流保护
' S; {0 @& X. O* S' O7 B9 t. \" ~1 N. j! u& i* i
● 内置过温保护+ T0 w/ I( Y% Y9 O; y
8 R% M0 Z5 L/ o5 b+ T& T! @8 I● 过载保护 q; L' h5 `' c4 m* _! g
- G' c0 W) k& }+ R% p● DIP-8L绿色封装
; `! `5 x3 V) Y! B" t
* @( m4 Q6 r6 [0 I Y; n3 s; }基本应用9 V/ |$ u* Q' o/ Q
3 C6 z m+ c: _
● 电源适配器
5 I) K6 ?) W6 l' w0 O- U0 f: o
● 机顶盒电源
# k5 f# k. @' x& ~' ^3 g8 u6 F6 r5 `4 P# f
● 充电器
7 j3 Z' P, E0 d) Y: {! U. {7 x% d+ a' o! p7 g! q
● 存储设备电源
' s+ W7 }4 G" Z; s% D! u! B7 v4 t- y7 h- S3 X
典型应用' X* e) X4 B7 D
" o9 R% `7 D/ K
7 C: Y# ^! g1 O/ `! d
管脚排列
; m: n9 d$ Q& m; b管脚描述
1 [% i6 v5 f) M& F. l( s4 `. G
1 D1 G. v) ~) g7 A! V+ t# o/ J f0 J6 v9 M# X2 u
( R3 X* }' {* r# G* q7 q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70mW；全电压输入时平均效率>86%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的 “COC_V5_T2” 能效标准。( i' y% j# z4 O/ ^+ o8 v& O n8 G
/ ], ~% [0 U( M) z, p
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。, G# s. n8 I* y1 q' I% [
2 T7 {! t! [- _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。3 S; U* s5 r) S5 u! Q. _( \
. d6 [' S; |+ k0 l1 i2、样机特性：
3 H" j1 Q6 g# [ [
; S# `5 l) _% A) n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。
/ i2 l( A( k- F0 h" x0 t* a: e- _: C8 u- X/ W1 A% t+ e* s
2.1、输入特性：" [; u ]- Z+ b7 i
/ C) N- w+ N8 o z4 |2.2、输出特性(PCB END)：
- X7 ]* V4 y" C: F% Q
5 _4 t$ T3 C/ G# c# M2 X4 a+ m K& t! M2 @/ |* u5 v$ ]
2.3、整机参数：
' ^' D: l! p# t# B+ [' B4 @; k) b0 P" D$ T' h
2 x4 ~) z7 j5 \2.4、保护功能测试：5 \$ {" X* V; F: @
/ L/ Y: T0 a6 l+ t; m! H( W
$ |! Y7 I" Y( K& Q
2.5、工作环境：
; O' G5 G) g/ \! j, S3 f' M
# K7 Z" b1 h& }2.6、测试仪器：
1 q% a* v" v# x# V. E6 p- [8 h8 J
: y: A$ `4 b# v/ D% K8 O7 y& `' U* M6 W2 m+ z# K+ f5 f" ~
3、样机结构信息：
8 h/ @; ?1 Y0 F1 }
- R. N5 g" G3 s% r6 g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。
, |. l7 R1 `) s( y+ |$ Q/ `6 w5 l$ f; j4 T& ~8 i& N) }
3.1、电路原理图及 BOM：
, @9 o7 a3 B; s* Z, d& j8 _
" |9 Z- B. `5 N3 _" q9 H- G3.1.1 原理图：& `1 d/ @& a1 ~) u/ U
) S, _9 \% i! ]1 X7 V* q9 e& \% j
. d9 N8 ^) x" S, d- h& b, @
3.1.2、元器件清单：) E5 d8 _% K+ Q* P# ]( R: H
0 q, q, |8 l( }# S
/ x+ ^) J, K8 O. J, W- X3.1.3、PCB 布局&布线：; p! R& m! ~9 } I) ~) i- o
2 a; {$ G$ A$ x* z) F, @PCB 顶层布局 6 @ _1 \: o# x B4 E; q$ H
PCB 底层布局 5 f1 ? \1 H0 p2 V+ T
PCB 底层布线
2 @" h5 J7 H# Y) H7 H/ t3 R3.2、变压器绕制工艺：) ?3 I" U& c$ F- F+ ]1 O
' m( ?' s8 d' D# R! c4 N6 |3 c
3.2.1、电路示意图：8 p: y2 z- ^. g0 i4 f; b
$ [6 o) t: K9 w; S# x" U" k
7 {2 p* L9 }7 T3.2.2、规格参数：
9 L0 @/ C: y' M, n5 o' V4 D" C. R: ^
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； 7 ~+ m: |: d# y2 p b( a
, B* e) P! o( W4 @) S
2）材质：TDK PC40 或同等材质； 1 U* M9 e; I% ^
% j- n$ k# q0 |8 n" H& m" l
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； 7 B: }" C. i Z0 u; Q
( u- w1 D3 ]6 q5 v/ I' P
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地- G- L1 K8 h \7 @( X; W
5 K1 w, ]& o; A& \5 F+ W5 t5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； / n9 `0 Q' K# l" B; z
# H% Z& Q6 P+ j+ Z, p6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）； . p- L9 E7 \1 U8 A; t
; U9 U t E+ A# m' c" U
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）)；
4 k: W4 u, }" r8 L& E& L( E: t
& }9 E( ?2 r5 L& \ f8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
: z! z+ K1 ~( W/ H2 s0 v. P5 q
: M! Y5 [) v5 r6 O& s9）成品要求:浸凡立水；
* ?5 U) M" f" c! Z0 t2 m! B: l, Y# c7 h; Y0 w8 b
3.2.3、变压器参数:
; h$ G$ R) Y* X4 @& P1 C- h" `2 S; p! ^ S
$ a& f; @$ m; I7 o5 z e% k3.2.4、变压器结构图：' `) i) U K$ K. p8 V3 D( Y. N
$ D/ E: ^3 o" E2 `: h$ |& I
4、性能测评：- v5 q i& J3 o, ~/ n4 u$ B% O
) k; x) D1 ~' {$ x3 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。+ L/ X: Z: R$ {9 E3 s9 J
: v/ h7 P0 Z1 [( q
4.1、输入特性：
0 \6 }: s$ d# N+ }8 R, i* o* [& l3 x5 d4 K6 k9 Y6 i9 }
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: o D: B, k, _4 m
4 M) {0 x0 [# t! [表 1 待机功耗
6 [7 b: P4 d( ^. d" c$ Q; F+ t; X |
. L2 |5 R9 p' e B
, k( ]* f8 p* u$ Y; W; `3 G/ `5 y% x表 2 输出 100%负载下的输入特性% W/ a3 `4 u* V E
) g9 h( i! i, r# j4 }8 ^
) B9 u' L, c! F+ Y) h表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）: `; J( g, k) M1 g' |- x
/ {! ?& a b5 v/ T5 \/ ^: V
Q* \5 o! T! c$ G5 F/ p9 v0 f表 4 效率测试（PCB END）: m# C4 [. ]3 ]1 U, U' B2 `
% y# ~3 d& D2 O# n1 M5 J
* _# T$ y8 t, T9 V/ K7 ?1 ]表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）: E$ x5 x0 M/ Z
6 `4 J3 H. j b o8 [1 J
X( Z$ `6 L- ^/ e1 F9 m
4.2、输出特性：7 f- T, N' d# B% Q4 l
5 i. d: Z. f% `. c1 d4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
% }( j( m4 y& V/ \$ K7 ?! V
) u9 M r5 o2 O6 l3 B3 K! ^& R1 _* I& B0 w
4.2.2、输出电压纹波：
# P! \) _/ A3 L* I8 P* \
8 S% M% a ^9 j3 b1 O/ V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。
, J. _3 _( o0 i
# j7 m' `6 t" r8 y6 g, T3 ?R&N @ AC90V/60Hz,No Load 5 ^6 c% V! c3 ^& k( B
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load * T+ w2 j& D. l0 `4 V$ v
R&N @ AC264V/60Hz,No Load 1 i; n+ p$ [& _/ [. p- K' a2 ]
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
9 l7 h2 l( W8 J& l# t4.3、保护功能：$ T. t* r- _8 L! C
: m* A5 A+ r' S" }6 `5 A; e
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
7 ^" P/ a: ~1 K6 ` \% D, G9 i
: B1 ?( V! v' _5 w- B3 P8 p4.3.1、过流保护：
# _. ?8 B6 J2 O! d! k; ?4 x: {: F$ @4 k! s( k, Q; f# L
% l! i/ O8 m; N
4.3.2、短路保护：7 Z7 t# N. C) e
" ?% U2 k8 O: v: C- k9 H8 Q
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
! R: g- z8 F1 g$ l( Y% }$ }; `- U4 E. W) ]4 C! v
T i! e* B. e3 ~- p# S+ a5 k
m7 Z+ a1 v! C4.4、系统温升测试
. i( d9 w* @! p: J5 C# b1 q4 Q, }0 U, M+ i" w# C1 R: a
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。# F& P4 S* {4 |& ] z4 x' k" r+ Q
! \ h2 V7 Q' L( i/ f4 M
测试样机及配套外壳 温升测试：(℃); s* q9 e* }+ n
+ H; [& f* ?- O$ @% h& s$ F$ n4 L% D* q, L m) ?3 Z" M
4.5、动态测试：
" [1 q0 J! T# I9 p# {) c9 ]2 H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). ?% ?2 Z2 W( O4 s9 a
: v" G& C- k, g6 ]+ p. J) h
9 ^2 J, j4 p. W: RAC90V 5ms 8 t1 @; V, j+ Y' A' K
AC90V 10ms
& P0 P* O' e: V) y1 _) i. WAC264V 5ms
2 `' u }& o# n0 l( ?' AAC264V 10ms 3 ~0 w% b: v/ r% A% G( r& X; o
4.6、系统延时时间测试：
% r* H2 X7 u# R$ ?- Q' o# S1 n. e: h# f x
) r" ^% t2 f) q% R, m& i* _TON_DELAY @ AC90V，100% Load 7 y4 A. C$ M% V$ A) s6 ^
TON_DELAY @ AC240V，100% Load $ M+ L3 j9 Y4 w+ f
THOLD_UP @ AC90V，100% Load $ E- Y) ?5 V7 T+ b2 n, ?
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
+ S. L0 N) t1 U1 s% s4.7、其它重要波形测试：
2 k9 L1 U2 g) q6 x+ [! ^2 j) s w; \/ ~; ?& p3 H9 w
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
1 _5 s3 ~+ K. T7 p( Q* e5 Z, k5 S1 H1 k7 g. z
AC90/60Hz，100% load # s; p G" S! C7 r/ ^* f
AC115/60Hz，100% load ( c2 [3 f2 y' k a1 B. l8 S' ]
AC230/50Hz，100% Load ) o5 j2 q( p4 X4 G
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试 8 A1 N) A- `, f! M% X
; r* N8 n! C0 _AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压 + y6 o. `% n' n) {
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
; A/ W6 E3 b; u3 B$ w3 B5、EMI 评估测试6 t8 P3 W' Q+ h
4 X3 A- y% X3 m- \: I6 d测试条件：. y5 |$ ~$ S3 @5 v- \
# e5 ]1 C" f- k# g: c输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
/ j# z4 Q9 G& T* S+ u6 E1 P; x1 T2 D+ }3 m( b
输出负载用大功率电阻；
$ Q$ ], Z3 z" N+ Y& Y, f
" ]4 C+ y$ c* R& Q限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
- I2 E+ v, _' j" S
* q" S8 G: H. |AC120V/60Hz 传导 L 相
8 j1 C- m' J. c; UAC120V/60Hz 传导 N 相
* j2 y5 u9 B `7 C* @AC230V/50Hz 传导 L 相
2 I9 _& j# e+ ~9 fAC230V/50Hz 传导 N 相
& Z( {7 L7 a8 Q" h8 f. m5 [1 I5 [AC115V/60Hz 辐射测试 2 R) \5 h8 ~" z
AC230V/50Hz 辐射测试
( k) g1 A# y3 U) B5 I; u8 |" ~ |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-8-11 10:54:55
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡