本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
; ]; }6 q/ U. D& X; g- r; Q4 y- g
: w4 w) u- ~8 ]% A f' m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。; @+ J. j3 _# ^
) \5 J8 U# r# x01、样机介绍+ Q8 R& A$ J1 G- E
+ E B' L7 T6 x: [$ A
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。
+ O$ d" j2 N% g) }" f: Y; _
& ? X8 _' ~1 S( d1 I! y
" ^/ G4 X* T3 hCR5241_5V2.1A 工程样机示意图
6 U, ?6 Q* M! i2 h关于CR5241% W0 D/ ]& v* t: R$ t. g. [; Y% j% \
6 `8 Q( F2 ^" f X; f& v+ f/ z
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。! ~4 {4 N, _8 B
* n4 B3 ~! l, o# O2 a0 L& f2 G: S; t
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。' E! V- @& d* r2 E6 _
! e9 k7 \7 T8 y% q) E! z: H, n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。
- s9 i2 k5 l2 D3 @3 _1 f! R# b# d
S, E' [: T/ k: b0 n5 a' a# P0 j( PCR5241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。& @* s. R1 ]3 G
! o4 n1 v8 e( T5 [
芯片特性0 p- w9 o4 m, U" @% P- h; R4 f9 e$ o
5 \! |: D: }, c# f7 D* p. L4 ~% v& {● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
d* a. J8 q5 [" U* f0 s
, ~' ?& ]8 ?# c● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；* d0 I" G3 |2 s7 u2 A
/ ~9 w) C$ T5 m
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；/ F. a. g1 Q ?) T) u3 \
' G+ @) y$ ~& m. o& T● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
6 L& A$ [3 J D% P
" t3 a6 i2 w" L% R6 W9 U● 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”; ?( g. V% }! A& i
2 c2 F! l, G& U5 P% F' R2 s p● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；4 R( ?% N ^# I+ i( _, K
* [( c$ u4 [* P: 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。1 R+ e5 Y! i d7 U: g w
; ^( }% R& z" ~1 u' a! o; `
基本应用 z4 p3 n3 P8 V
$ l$ s7 W3 Y% Y! v6 O( ~; T/ Y5 \
● 电源适配器0 }* w, j6 ]8 A O) U7 e" g
● 开放式电源( I8 f% J6 S2 c+ b) G
● 数码相机和摄像机电源7 h1 y- B' ~8 h+ C' V
● 电脑和服务器辅助电源/ y2 ~* ^+ W% ^
● 机顶盒电源; w$ ]+ O* C u
● 掌上电脑电源. R# q6 f" y* A i, N( X
: _0 s$ T0 u" B
引脚分布
) ~; j8 _' o2 `: x, r2 |2 O
; \! t3 P$ z2 m5 X* k E" f3 ^/ P引脚描述$ B+ [6 a% S6 v: K# Y. b/ y
' W' C1 C, C) N- E
; S1 T8 o% |6 O典型应用
$ }) B V1 z; e5 W+ w3 C7 s5 Z9 P! y& c1 P+ \9 Y; Y' |
' A' {. e; k) G1 H8 a
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。
- X5 q! ]' ]9 u- U. ~; x2 C" J" O, a0 S( d/ I( F. o' J
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。$ s3 E) F; D- ?, {
' }; V4 d! T, Z' T3 n' N02、样机特性( V2 j. X' j* u$ n+ i9 |) M
4 r' i8 G2 e6 d7 Q3 {6 [; 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。
2 `9 z' q$ \7 u% ^* y( m7 Y
8 g# Z. j6 O5 ~$ Q8 S2 H. S2.1、输入特性：
* t6 T7 Q& p" W4 @) w/ K+ U: b8 r" c8 P, e! M& M
2.2、输出特性：9 p) F) |8 U1 m7 ^, f+ ?
% e7 ]5 |) F* T# h* S) ~9 C
2.3、整机参数：
3 O$ q! R7 u4 U6 t: e. o6 c. O* X4 z2 K1 ~6 X# |0 `& K+ G Y7 A, g, V
2.4、保护功能测试：
& F. i3 Q6 q2 e% _! Y6 S1 k- G& W( ?
2.5、工作环境：
2 D1 b0 R$ E. Z# i% t+ ]5 q' M j( _# x' w" a
2.6、测试仪器
- z* u5 d8 Q( }- `8 x& T
) ], ]+ o, ]$ r03、样机结构信息
3 w; _8 q7 o M, M/ g( T
3 H' H4 s$ |6 T' t7 l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。: x0 v* s5 @3 t1 @
/ E/ W, N1 q- Q" U' S$ `4 X" f' T
3.1、电路原理图及PCB 版图：
; R- A' x! ~9 t( f. q* @
$ a0 x* j, w# ?1 Y/ d（1）原理图：
1 T4 y) ?) [' S9 b! r. [2 w) Q4 t% v2 T" @
（2）PCB 版图：/ A$ n. w5 q3 R" u; L/ \0 M9 X
8 Z* Z8 h9 O7 ?+ g. b
% k: H3 J, K" N4 H' b
4 J: Z% D+ v$ B2 h; t- h. H( [2 ] z* w3 ~8 A4 i
3.2、变压器绕制工艺：$ p7 g/ R, k, t
+ Y& o; E$ {& g$ ]0 }! e5 |9 [, |/ e1）电路示意图：
% [3 V2 W+ I, S; W3 s8 l5 ~; g! F
4 C& G3 E) t. x9 H0 p6 g（2）规格参数：, {. _. i( H' G* w6 ^ ~
" w: J' {) }) I, T# [0 A+ B
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2 y. ]5 ?/ C! o, w7 ~+ p' f2）材质：TDK PC40 或同等材质；
; w( D$ w- ^5 Y' Y5 U$ f/ X3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
6 I1 E* o% }6 L$ d$ J- d4）次级: 三层绝缘线
6 z9 ]6 W1 ]+ J! e5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
" g3 S. X: o1 f0 Z6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；2 b( \6 q j4 w7 w1 h. P0 P
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)! D& Y- O7 b" v ^
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min6 L6 \* `8 a( d; M( n) R* ^
9）成品要求:浸凡立水5 G4 ?+ i& r c& w8 P! p$ `
4 r& x y* x$ P
(3)、变压器参数：
* L6 [. P. S; V
" T/ I3 X% s# N" C4 c
% j2 r( U; V$ [, |' {* ^（4）、变压器结构图：* U+ R: t! J2 h% z3 |
3.3、元器件清单：5 b- m5 B5 ]/ c3 }5 X4 H! L
- j: u* z/ Z# g4 C8 e8 D) Z/ i. j6 n) y+ A+ l: @ S" m
04、性能测评
% [9 S3 z, L1 |. a$ G }1 p: ^$ |9 T' E/ e2 C3 q7 }6 c0 N
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- P& A2 h0 G; i* \* c
& e1 d4 {) f1 Z6 T+ y6 J
4.1、输入特性：
/ Q, o0 X% `5 h6 ?% c2 z! w
5 S% q$ a/ T; k: b, P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。2 H- i* ]; ~( J2 \
8 P. }6 l; h: ]6 M
表1 、无负载待机功耗(无假负载):5 |1 d. d3 d# H( @ j3 l
" Z' W7 M& r# g& i# S8 _7 b5 Y
2 J4 d1 H1 D& m4 U6 X/ {表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性- K& ^0 J% ]2 Z, Y* y) S! h
l0 v& L. M6 F! y9 A( T
) Y2 {' \! X7 O9 ^2 \
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:5 r' J5 h; l9 H1 c- y( H
, K& B _+ Y. j, z. x: B3 X+ }* Y5 r- F
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:' ]8 u0 Z2 s$ h! |, o9 h, R9 G
4 ]: x g5 E+ P; B" ~4.2、输出特性：
5 @5 b4 L7 F7 v) N3 v0 E! ?. N" B/ q+ M" n' F( D
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；. b; J0 {& W8 z! g
' ~$ V* }1 X' I! T4.2.1、线性调整率和负载调整率：
[- r1 f% r, E2 K( W; p1 ]8 N, ^( J4 t0 L( ?0 k) S% U/ i& ]$ N! l* t+ m
表4 线性调整率和负载调整率:/ Y! H+ a6 ~ r; |
4.2.2、输出电压纹波：7 c N% e1 k' k9 k9 J
- H3 u7 i# H/ b
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。9 L$ I" G p: n$ O. _3 {5 y
5 d1 o: o. K0 |6 J表5 电压纹波测试% ~4 @7 U0 Y6 t7 |" \$ a5 l% v
1 v0 U# Z* R0 K$ }2 \( A纹波噪声波形图：* G) B3 i0 Z. a+ w5 l- O( f
- d: q5 [( l: `
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
( S( q4 Q' C1 R/ m' N' {Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
7 G% I, W# Q! {. n8 q# L( T BFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
2 Y" m- }) q( k' P3 w& f* }$ A% {$ |Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
% }5 x: R' Z7 H5 ^4.3、保护功能：
% z. F. w/ ?: q2 l# H" T9 r- }6 j' q# L
以下涉及过流保护、短路保护的测试。! b# A n1 \% Y" U# T" e& |7 ^
* v) u6 I( B; e3 E+ z4.3.1、过流保护：& E, L- H/ F( h0 ?) n7 a
# W* d# [) [3 ~0 W
$ J) L- }: g8 N0 K2 W+ p
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
$ s6 j2 U1 Y2 k* U/ ]8 C. D
+ t( K* g, ?1 V R+ M/ i+ v05、其它重要波形测试5 z* ]$ l" Y' ^. C+ K
z0 M8 v' K$ MDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
2 P' n" C8 M9 i1 K/ ^& ^) d. j; H& y7 `4 j1 B$ c
AC90/60Hz，100% Load
, G" N6 o& M3 h/ ^( U; D% ]# Z% I: OAC115/60Hz，100% load # \. T) {1 [( v0 l% F l1 L! k
AC230/50Hz，100% load
" k( j, }, W& k$ v8 x; T9 RAC264/50Hz，100% load , f' H9 K% O$ |9 G ^" E. E# y
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S 1 J6 j% z) ?: h( R/ G
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS * `- Z7 w; l* u6 V4 ]9 {6 V
06、EMI 评估测试
$ i( c5 x7 h/ k3 a# y/ n4 a7 u6 w$ X& ?- b
测试条件：
1 A8 q. [' G `" ^: J' |* S7 ]" R; W6 E# A
输入：230VAC50Hz；4 U) N- T! |) r
输出电流：2.1A；* G: ]' S, B6 G! n* v6 y- P
负载类型：电阻；$ L" j7 K: h& t7 \! F
限值标准参考：EN55013、EN55022B
4 u1 g& W. |+ L' f8 ?7 v1 p, ~* D6 H* |% n% D
传导L 线测试PK+AV - [6 D) y9 _& j8 ]& B" `1 j
传导N 线测试PK+AV ' b7 D6 ?+ r, k; I
辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
提升卡
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沉默卡
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显身卡