本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
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! t9 P! `+ k! Q' A本文所介绍的是基于本公司主推的CR5241 10.5W充电器方案。其中，CR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
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7 @; n5 a9 ?1 s, D01、样机介绍
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; y' m2 ]7 O( }3 I% O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10.5W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5241。
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2 Q/ Z4 V! L2 j) e2 s) Q! i) x: g) J/ Z+ W6 d
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
; }+ v% e, a4 a& M关于CR5241
" u3 E) Q0 W& T+ h+ _% F# S0 d! ]
% U5 D2 M3 \. C6 \8 E# qCR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
$ ?0 `6 [5 q0 V0 h4 X+ D4 |+ o7 }2 _7 V( G. x8 A7 w
CR5241在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65kHz。当负载逐渐减小时，振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。
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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。
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5 O3 r8 w' M/ HCR5241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。4 O! W3 s9 b: W
, S6 I$ h& N: s* h: G芯片特性
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● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；' v; f$ P. \7 j/ Q
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；) D( O* `) b1 E
/ E# r+ i( ^& Q6 q7 D; M+ k3 a7 t● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
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) J$ L* p0 P4 J5 J● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；& w* [, a' ~. i& Z8 M( o7 P& m1 O
; W8 g/ |3 }" u7 M b( n
● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>80.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
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$ g: L/ o9 g) m● 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。$ B0 r8 Q9 o$ }) d$ X8 H; |
1 e4 B1 Q% \; r5 h基本应用2 d+ D6 c: m( l+ B7 Y% `
* X9 o5 F' g; v
● 电源适配器
6 x# r8 v' ^8 ^) q9 k● 开放式电源
7 Q6 g) L7 V1 c u! |6 G● 数码相机和摄像机电源; O$ ], E+ k! [# A* S9 s7 I
● 电脑和服务器辅助电源/ p% A" V7 x* L" E% d9 l$ Z
● 机顶盒电源1 R5 o% I! ~7 f$ n9 Y* A) W
● 掌上电脑电源' ]- w6 j' K5 r- u. r
9 W) I* k) c# ^* C( z
引脚分布
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引脚描述
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1 u* E* ]1 z C1 ?' `
$ ]( x8 h) A! J; ~3 [6 c% L* s9 i# f典型应用
( T+ x" j+ g' q% b0 @$ d% {3 i7 S4 ]- g! p0 @" X: @7 [9 ^
) K2 @8 q# d; k. P! k. T该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>80.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能；由振荡电路产生的频率抖动，可以改善EMI特性。% G" g: h- }1 Q0 K( Y; U3 J. q5 _
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样机的变压器，采用了EPC17磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。" h' }, ^% l6 A$ C3 h! T
7 h. @* K/ r6 s% f5 K3 y( ^02、样机特性
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9 p$ L& D# t [5 K3 P) ~: J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。0 L0 i2 @" t7 A7 ?* l6 @1 L! D
" B' x, A) D2 G' p6 V0 X2.1、输入特性：
8 i; M) \: i" y# J/ w o. F4 O$ A' S
* i4 j& X* k% H$ h2.2、输出特性：' a) }, K, Q7 \" e. G/ I4 t5 s
/ g! S" k5 `3 V B2.3、整机参数：
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$ g* y& A- F; t6 s& f2.4、保护功能测试：
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3 w# G" u/ m. K: t6 \7 i. h2.5、工作环境：; p$ t' d, @1 L X& _- `2 b& W
; W3 `1 G- {; C( I# G
2.6、测试仪器
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& D% O6 N. B/ H& d# l% j! W# c) j7 G03、样机结构信息
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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。, }% x# a! Z: W$ I) S$ A( y' r
$ K C* O' `8 L* g0 X: Q
3.1、电路原理图及PCB 版图：3 D: C, L: m( N8 p% }$ R$ R1 ]
! N) r% {) V: F: F9 z, d- Z5 I! X（1）原理图：& p' w2 Z6 `1 o! Z5 F: w
: V1 P; k7 l# S4 A: q; G; v# N
（2）PCB 版图：' R& d/ H1 C0 Z- Z
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) s, q) T% H- L2 w
8 M' l# g; A4 ~$ X: s: b8 G4 R/ n
" {0 E- ]) h9 B8 n- J: X
3.2、变压器绕制工艺：
( m5 |( l0 ]$ t; x4 f# T8 X5 g/ G- [8 v! A; t9 C
1）电路示意图：& S1 }6 b% A1 x7 @4 F
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（2）规格参数：
+ j# ?- f7 ^9 K( @. Y1 O. Q
5 r$ o1 m# Z: r+ i, k- X0 ~- C. Q1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；3 ]$ r; k& k/ A
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* t1 `* u' s/ H* ]4 g3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
+ v" a* R% e4 r" j5 e4）次级: 三层绝缘线/ j; ^3 e* B/ `0 U
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质" R* A" {0 e2 v" U' y7 [9 m" D
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
+ J, p- u; t" [5 u7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）), _ `' i9 q# g. }7 C2 N
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min* _: F; u0 f! O8 x! W
9）成品要求:浸凡立水
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(3)、变压器参数：
, A3 S* n# \7 F5 x+ G$ B& ?; F* ~0 B6 Y( f5 y
6 I9 P' I' k1 ?4 x" g$ k* d（4）、变压器结构图：
2 v8 ?$ R. K2 f" ~+ f( i8 v" d3.3、元器件清单：2 o2 {4 N, H1 L% B7 A
+ f& l* d% D$ l8 q4 G# P
0 l. Z# w' o: k8 }9 c# O, [1 h04、性能测评
* K0 H+ S; d. i& U# v$ c- k$ G$ ^
" X* {" q% z1 T, F( j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。
u# [4 {. z# ]' }# \
& k" b( c8 X4 |" ]& O4.1、输入特性：
# R# w" O9 D C% ^7 L6 |3 G, N
: K9 K7 [" w# `( G# G0 {3 |' N本模板经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)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。
1 ~4 y; [) `! r/ B
( H/ P$ f7 k% K! @0 m表1 、无负载待机功耗(无假负载):
9 u# R4 a9 n% R) z& [3 _: C6 D9 b$ g) y
% e, K/ e8 D+ E2 r" p9 \3 H表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性4 v7 s( S: [2 g n J# V
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# x$ G! Q; V# A5 C3 E表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:$ y) g. T+ P/ ~; l
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B% u: M# q/ \: k t. G表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:& K3 [! q3 U% G7 v1 l2 V4 P
% W0 @; }4 f! q5 m& s9 R2 N' n4.2、输出特性：
( P2 k! q# m* ~7 }3 x+ W
9 Q2 q3 V) v( K, q注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；* }9 b, I- H* I2 N9 u( A3 n- l
1 x; @7 i7 A1 r+ B' X8 G' W
4.2.1、线性调整率和负载调整率：! X: y1 d: N/ {# a6 b7 |9 l
e4 p: F# J1 {2 @
表4 线性调整率和负载调整率:0 ]/ a3 @" K- W/ u; \( S
4.2.2、输出电压纹波：: t+ c! R) B& |
! o; \4 ^$ I4 L$ w+ s& T# e
注：纹波及噪音在20AWG/1.5 米线端测得，此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。' ]3 N# W/ q: T- R. S
0 c$ V3 q: |% z6 C' `' i- @表5 电压纹波测试8 Y% ]1 T! R6 d ]1 Z& u# m$ m
, f$ a$ B' E$ L: S
纹波噪声波形图：
! O, T; D0 B+ {; {2 J( i5 M& D/ i# s" H4 o. `
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load % k- Y% g! E w, E& E" J
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
& z- \6 v5 x2 n/ g! L6 _Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
+ j7 I o/ D! c4 R5 [( v" {0 _Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load / c( _ ]( E$ H5 h* ]
4.3、保护功能：" ~; z8 W' d# s2 _1 z; P6 |$ |
: ?5 E* C/ I6 t L4 T; u以下涉及过流保护、短路保护的测试。8 P2 x q( s# D& W
* ]( d6 }, q; P6 [; C8 s
4.3.1、过流保护：4 R0 M" X4 M- L& H0 g
. t* O, P, \. J) u- W2 s) J
( n" f, F/ W$ ]( k& T4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A3 Y2 r8 g9 |8 l& L0 |" @2 F
3 @& P* I+ x8 o+ Y
05、其它重要波形测试
, k0 B% w% o5 k2 {4 x# x" n
. U$ P" S& }' W9 V& Y: G( z5 D/ ]! QDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：& h) H& M L( ?. n) J/ {2 B2 c* w
, _1 J9 {( g* ^) m; tAC90/60Hz，100% Load f$ T# ]' A1 W. |3 N$ S: a6 I
AC115/60Hz，100% load 3 D) B/ ~/ S8 _. F% t
AC230/50Hz，100% load ! v* f" ^! L Y* d5 b( K
AC264/50Hz，100% load
+ J, i5 V% ~3 {AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S 4 M9 C L9 `* H
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
6 y# [9 v! o: p3 R06、EMI 评估测试% l8 P) V/ s/ k, S" ?( S; g
& G1 b! ~8 ^- `+ ]: d; ~: e- {测试条件：
* ~+ v1 l- R" K& s$ `- O* T: M, N) [* N
$ \ U& e! ]; p% K输入：230VAC50Hz；8 F' N$ L0 I: J( _
输出电流：2.1A；+ I# n# `/ t2 D1 y4 K; A7 B9 T1 W- q
负载类型：电阻；
# t% N9 q" u( p* [" @限值标准参考：EN55013、EN55022B' k2 F, A h, p
! n- Z* s" u+ {1 O/ W$ O传导L 线测试PK+AV
2 I# d Y6 G; D! U传导N 线测试PK+AV
U" V# q$ {7 i辐射测试PK+AV |
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发表于 2022-12-1 11:30:00
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