本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
8 d. J) I, n( {* M1 Z( \1 x; C9 I, D/ i; }: Y, N
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。
* P1 j+ y3 @* H- M- T) b( x
& D* D; R1 {% y. K- s01、样机介绍
2 N. w- n: a# ]3 k2 `( u, L
/ C6 b6 z, K5 `. n( R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。' L, ^( J$ x6 G- Q7 f5 h4 v8 o+ H) ~6 \
7 Y% k) Z9 d4 U3 t
- B ` v. |5 D" Y, dCR5241_5V2.1A 工程样机示意图
: ?2 O: l0 p& g1 K7 Y' _3 }8 m关于CR5241( V$ b$ X1 U1 L: P4 _0 r
2 W" |& Q# \ N6 P! A- L
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。$ T* Q/ s% T2 `. p
( c1 U# l& R' Z4 PCR5241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。- C+ b, ~& s+ O$ M
( D# b1 m4 X% w
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。: q4 v( i* h/ @
( Y2 h) }/ Q. C T j: S/ L7 }CR5241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。' t6 N7 f& V/ R
: B& q" j9 Z9 P& m3 V
芯片特性 c. v+ f7 H1 E2 j& [% N$ B
8 ^* D7 o/ f( Z% z$ M: T6 d
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
' X \" X- Z& d) _: e% O6 k! ^
% T) f' S5 q4 T● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
2 l% ^: B4 u3 J1 k' L$ R
" v1 ]9 @0 ]% t' \( ~2 L2 R" t; Q● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
7 z- u! K; I' `
! R4 G" H3 s+ F1 |8 D+ Z1 T● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
) p6 e) i+ C" z5 x% J* {6 \5 S
; I9 ~" f7 o1 z9 X● 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”
! g4 }2 [" a; C
: ]% y$ |9 M( u● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
5 L" ?$ T; S, W; \0 O% N
' V4 U: g! b: d& y j1 Z5 A' 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 L6 e3 [/ e) r- X+ J; f
+ H! [8 n! K5 W/ d/ o基本应用: u. T! K( j2 q5 U5 r
- H* t: T" Q& N) L
● 电源适配器
! Y9 d$ E9 d" I5 f& ]: k$ d● 开放式电源
! x" N& `( B( C# n( ^/ @● 数码相机和摄像机电源& e" c2 K: K$ |: Z6 ?3 }; v
● 电脑和服务器辅助电源( `; j2 `, L m0 x
● 机顶盒电源* e$ c2 }; ~1 I6 {2 y! T. {
● 掌上电脑电源
' H7 ~2 I0 z3 d2 N9 G0 C9 ~
) g) x, H7 l9 H& e引脚分布
: S \4 l6 `# ]& ]
6 s$ ?5 O9 G/ w& |: F* a {: s7 P9 _引脚描述
: Q, @7 t: ^& Z" S/ K# T1 I* O/ Q
3 y. R! F% W$ d4 L) w7 g! U) O8 G- W4 n
典型应用7 t4 n6 T/ E P3 z" S) a0 Z) E
6 L7 W6 x5 i# {. H2 g- F; V. Q4 ~6 s$ ?0 Q& p2 j1 v* X+ F; B
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。) h$ I- ^4 r. r/ t0 S e6 |7 \( q
6 B9 I$ } D- z: W
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。% k6 I: T0 }4 J' ~% W$ k
; E6 g, K, m6 E/ ^
02、样机特性: w# A; Z9 O8 m. W% v" J5 _
2 u* W ]/ O$ G% b) c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。. I) u" Q0 D; i% B8 Y4 N. U! G2 B
7 Y/ f. k1 [+ p# J
2.1、输入特性：
. b+ ]+ B5 k1 |0 h) y2 M) p
+ } l0 { _; v4 \6 v1 J. g2.2、输出特性：
0 ?7 q% A" z$ q1 G/ h0 h: y2 X! r- n7 @' e: c
2.3、整机参数：
: E* n% l! \- Y! @, o8 {+ `' I3 x; n2 }& U" H; [- C
2.4、保护功能测试：
# x! l! q# `! ?
}% i3 ?$ S: L7 l0 N* R2.5、工作环境：' m- O* }+ S: _4 Z/ A
0 V. E( \" i6 c+ |0 C/ E
2.6、测试仪器
; @; c* z$ k" W7 i: b3 u; T# ^5 r1 q& N% G3 |% w, r
03、样机结构信息
! d; ^) W# J' N- u; b( R- ]
& B p4 g/ |% P: I$ }. [/ |" D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。
0 T6 ?; W" _ U) N; z) v9 l. j: @: ?( p# F0 }3 ]7 ~
3.1、电路原理图及PCB 版图： {& Z( C1 U: O* |
' `- \/ G6 _7 I! j) c
（1）原理图：7 O' g. @0 }- E9 ?( i
" G' B6 G( N. _, J' R: u
（2）PCB 版图：* l4 i1 R: _& g
& w+ T E6 X$ o5 t. Z
0 y* I' i. ]' ^+ t, v5 i
6 |7 K, V- A9 U! Y8 p: Z( l6 \ C3 j7 h I# G/ q
3.2、变压器绕制工艺：
' _+ S2 T4 T- U! p3 ^0 B
% u3 c% T9 J& |0 X1）电路示意图：
- \( b: |, X; N- ~: J& S# @; S, D e; i1 m* M+ A$ a, k1 d
（2）规格参数：$ a% k! F; I8 ?- S+ _7 P: o
0 ?+ t' n. J. v* b, E9 T, M
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；; M0 |. d' Z! r: @/ R3 @2 e
2）材质：TDK PC40 或同等材质；, C3 z# `! ~" w
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
; E1 }- f1 a" |& C! y4）次级: 三层绝缘线0 j& C7 e4 W7 ^5 [3 \
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
7 |' ^/ h% v* e6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
, p4 s5 }% f8 O4 V7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）). A; T4 G- \( @! N! ^, D
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min7 P$ q0 ^; p, v3 j* D' e, d
9）成品要求:浸凡立水% I: Z+ P1 p0 q2 C+ f g0 T
$ \' B. f3 e) ^& G6 m2 a) W, F
(3)、变压器参数：
* ?1 K3 b8 r* l$ ^% a9 `9 C0 _" ?" H( z c/ w: B8 b# e0 f
1 q( U( T3 Y0 b1 y8 K( _
（4）、变压器结构图：
% [0 B2 t/ k$ j; M/ {! |3.3、元器件清单：
3 c; f# N) N( w+ y& m+ K9 e; A0 t, T# B1 q8 }6 }! m) e7 E
$ H5 S4 t, L$ w* k04、性能测评, p, O4 S, L& d4 _( s: w5 p( I
& b4 f Z% ~! L% ]2 H本小节对工程样机的输入部分、输出部分、各种保护以及一些时序进行了测试，以下详解了测试方法及结果。从测试结果来看，以下各项测试均合格，能够满足大部分客户的要求。
1 F, W- l; n+ x% ?- V" }
6 Y. d- l0 d) ?, U/ l, q4.1、输入特性：5 `" M, b" Q3 V8 v
2 t8 F5 V! j i6 ?3 @5 w3 F
本模板经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)和不同负载条件（空载和满载）下测试，得到待机功耗、效率及平均效率。
$ U. ^2 a9 y" E# @3 n6 J, F4 i
, T1 Y' t% Z, ^" y表1 、无负载待机功耗(无假负载):
% p6 v. a W. V. l
^! {3 t8 @. p# z1 z- |% `/ v5 M
^8 S% ~+ g" N( m0 H. ^表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
# n5 X% q& t* L- W% e
* [3 v, E, U x. J: O
8 Z1 x0 L7 G+ s表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
% @6 y6 O9 h1 L j. n9 f6 J, u# g' H/ A/ u/ n" p# X
) l7 f! Q9 V) Q9 a) H表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
3 v) y; E( N1 ^0 E3 N; w8 ~3 N0 h
4.2、输出特性：& o. O/ E1 e' U( Q
! x3 G8 d6 t3 z2 e$ C
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
* [/ r3 G6 c: Z: h( v$ j1 \1 ]0 I2 f, V
# c* g6 s! H& {# x* X4.2.1、线性调整率和负载调整率：
/ R1 x$ o/ i6 u( G" m' e% q" G4 s+ q$ L! F
表4 线性调整率和负载调整率:
4 c& ^6 A4 N. u! U4.2.2、输出电压纹波：& C- X F1 w, M" g) w9 L- h$ L- W
L2 Z# g* J; A x注：纹波及噪音在20AWG/1.5 米线端测得，此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。
0 K9 }3 P& t8 Y( N' ]! \/ _( h6 I6 r( j( M
表5 电压纹波测试' ?0 U# y2 S" ^0 f1 I
+ c. H) D9 E( ~' G; D/ g* s纹波噪声波形图：
0 v$ H$ t1 a, v4 {" u7 @; k& Z$ x, U- _6 K9 i2 N
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load " B* a3 J4 x# Z+ {
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load # z; T" r6 m U3 I
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load . S$ G* J! c* }, u! U
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
5 t6 S% A+ u& _6 Q- s+ @( k4.3、保护功能：
5 v* \" R% E1 o5 [* n+ F$ o4 r/ c) b. h/ c+ c5 Z* [
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 C! e/ }" o+ f2 }/ p8 F; Z2 w
: p. g7 ]4 b2 ?0 h1 D4.3.1、过流保护：7 V1 f: T! q! h! W$ H7 z
' [( I) j3 G! ?+ | ^& A9 c4 \) b$ j$ l! I @5 p) h5 W) i8 j' p
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
! y m2 h. ^# A' H# B" F- T6 w1 P* k+ |% z+ z7 u" ~7 g
05、其它重要波形测试 N/ K0 T% o7 ~7 c
. ` f' p3 w; x) x8 S) ADRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
8 Z: e: v: j+ o; |' T# }7 e! b- h$ g
AC90/60Hz，100% Load
* l3 q( m7 H1 Y8 O. _4 A7 d' WAC115/60Hz，100% load 9 x U1 b. Z# I9 `
AC230/50Hz，100% load 4 o9 K, u# _. i: K- d2 W2 K
AC264/50Hz，100% load
4 \+ O8 t; @& \& S: T9 [3 Y' i* \+ IAC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
# a# Z5 Q( s8 C i: C: ]AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
( _! v. ?' c& R4 ~; ?' v06、EMI 评估测试
1 r7 B- {/ g4 j; x6 G) c( \. Z% u- p
测试条件：
5 I7 d# L5 e0 |2 R+ x
^1 W' a9 y+ |5 ?- k' y输入：230VAC50Hz；
+ r5 h" F" g6 {: I/ \. Q$ Q d输出电流：2.1A；
; Y' P* Z$ @; D2 `- H8 \负载类型：电阻；
- X3 K6 f1 L- b7 C8 R# P: ]/ A限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 u2 t8 h0 a4 Z P
+ K: M' F9 n9 f/ `传导L 线测试PK+AV 6 f2 w1 L! | E8 e4 W- V0 \
传导N 线测试PK+AV
3 J( L9 K* v- m% d' e9 R) k辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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