本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
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4 V/ K7 y( ^7 u* q1 O8 p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。2 {; }; _. V3 }* s' S( [- {
& k$ v9 [! }4 B* j- c- E" q3 I
01、样机介绍
2 @2 l7 {+ q9 A, X: h
1 P4 I# B! R# h% r# |! @! q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。
' b" v, I5 P1 }- p1 s( d: D% P. F# d% e+ O
2 M) T4 m9 t* G/ T
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
2 Q P# S/ o2 {' \, \% _9 H关于CR5241
6 x9 g' |) Q' p( v3 w
) t7 D: k. x0 C3 C/ Z$ H! I: HCR5241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。
) i8 F7 f6 y; a0 F$ @, i( }" `' |9 }# s- A1 F
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。3 m, q- s5 l1 V- j: }
# o* ?1 \$ [( L: a; s2 z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。! z9 U% \* _. ~( E. h3 \( S
+ k! ^* d H$ J5 mCR5241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。0 j! t% x ` Z( |& `
2 t* c) D7 ~( Q% h: j芯片特性1 T' q" @7 K! ]* P" h+ R) C$ S* I
5 g* \0 u8 t% K$ t- U8 ?; S
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；) q! ]5 X3 E3 u: Y/ P/ h; B' E
& s1 Y+ i8 t# B$ G m0 G! ^ j q
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
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4 A0 Q: S) X0 g( H( W4 E● 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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8 l, ?! v* B. m) |5 {, Z● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
/ ~7 U0 P+ P" y. y
' D" |% {3 W- |! w; Z! B8 h● 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”" Q, o6 Q; b- o% B g
8 o& r9 j, c6 k4 H3 F" d2 v, R5 h7 M* M9 W
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
% M) y0 K @( z! F2 t
8 k- @& e4 V- X! C; P# i● 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。) j8 ?9 `; D) h p, U& l8 N
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基本应用; d" |' z" G* C% c2 f, ^7 ?# k, B
6 {( {4 u. p9 S- D# K! k● 电源适配器
6 h8 x; w* E; A$ e4 C" D( y● 开放式电源7 Q$ V/ w: v8 B$ s3 H+ ^
● 数码相机和摄像机电源 n( ^9 R3 q* m' D, ]8 g' E
● 电脑和服务器辅助电源
i. C' Y# X# H, }: A● 机顶盒电源3 Y5 m8 q5 m5 t! n: m9 a
● 掌上电脑电源' T. b' w8 G$ p
/ c8 T$ \! U6 V, q# h
引脚分布- q# e, `7 c8 R, i5 O
4 f1 N) ?( N. n% x7 z: G: a" w引脚描述
]1 ^- P+ C2 }/ a$ a1 x2 d& M/ r
A0 [5 m5 I, F* J1 |; w: v' P0 \6 I. c9 R. Q
典型应用: k) K' p; r; |3 P. ]6 ^2 {
' G# ]+ l1 l. S: h& d5 {
2 b, m* |0 u) f& o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。
3 K) c" T9 b' {5 }( r8 M
! x$ ^" ?' i; Y1 v" [2 Z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。
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02、样机特性) ~+ r4 d. B3 {5 l8 t: U+ L0 Q
- R( b+ @ s- X' \/ A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。/ n8 ^/ i: V9 n, D6 F
2 L8 t5 y( a; ^' S. p! I& r& J' M
2.1、输入特性：
' T& \' f# F& q; n. l) y- i4 o/ N
2.2、输出特性：2 D0 L. x; K& w" o% G- t- V. E( o
/ z0 T$ ?0 I& I. @* X
2.3、整机参数：/ U$ e0 x5 O8 a# s+ I2 n
* ~% K' W1 x4 _2 j! X; M
2.4、保护功能测试：0 W3 |6 W. s6 q$ Z
% f) J# H# p- w7 L7 F5 Y
2.5、工作环境：
4 }# [ x9 z( w( U1 t7 f
4 y4 }; y" N( k, F, U/ p& n2.6、测试仪器
# T- {9 |* _% E- m. U. G' ?! ^0 U( ?
03、样机结构信息
- ]7 u) T* E. O" Q- S* L
" W: _$ a+ J- a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。$ d5 F( j1 p2 E/ W$ N' o* g2 M
2 h' q, S& q# k s/ ~; a5 p3.1、电路原理图及PCB 版图：: X4 l% C3 z& L, C/ E8 s* ^9 k
# J9 P3 F! o8 z/ h（1）原理图：4 K/ f+ w( K7 h2 U: F' @0 j# m
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（2）PCB 版图：) K) [- O+ Q; Q/ i( z' @- Y
6 K8 s) |' ^: t* R2 }% p: z" M4 } |
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8 X% P: a) N9 n9 `; Z% f$ ?3.2、变压器绕制工艺：+ A' Q: A4 E3 v0 v; q$ Y/ w3 X# Q
+ f& p6 P9 F9 A- H2 x, E: o
1）电路示意图：7 o( B$ [ W5 k/ G. D/ h' {! U
& \; a6 `' @+ l4 B! X) F9 e
（2）规格参数：6 ~9 B' F! o3 J- B8 q1 H
7 f0 r/ r+ B5 a+ c1 J# y" i1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；) X( u1 T# }8 @. F3 d4 d
2）材质：TDK PC40 或同等材质；) F1 x) J B; A/ j
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
- h) y& Y( P' F& ?+ F4）次级: 三层绝缘线
) j3 J7 h- Y2 L8 }0 G; ]5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质+ Q9 Y. y3 @: P3 `5 p n
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
0 t1 _9 X* V' b/ x, o4 ~9 ^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）)9 |4 n4 _) F' k% n. M1 I
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min5 h: D4 {7 |" G+ M) E, Y( ?
9）成品要求:浸凡立水
% B) p" j% I g8 B) T- @
1 d) B- U5 V' r; t. h(3)、变压器参数：, N9 i; i* N- X
$ o5 L; e R# |5 y
( y9 X9 I' ?+ @（4）、变压器结构图：. ?0 t6 o6 a# F" h
3.3、元器件清单：
( \% c8 B3 w, M: v! N+ w% a! K1 s$ q: }
6 p1 n8 E/ j1 ~) S) b04、性能测评
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3 U/ r" D6 ] C- c2 t, j0 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。
; t6 I( \2 j) p* m
& z" p# ?; T6 q4.1、输入特性：
: U. i3 x, V! ^1 j, o4 f8 L1 k& p$ S* h' J1 C
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。' P7 N. y( F M; D6 R A" o
+ u4 {* Q; E% w6 q
表1 、无负载待机功耗(无假负载):; P; I+ ?8 l& ~6 t* c
8 k( H7 m) _. }& y; i0 R
- g5 e) Z1 K1 O4 o8 j1 V& G
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
5 J/ j C" H7 N& Y1 O
5 C$ ~" G1 F3 q2 {
, a' @: s' v4 j, B9 x表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
5 i0 I5 a9 p5 x* S" ~( P) o2 [1 K( k% `9 Q6 N4 |4 `! G
J5 I. A5 @7 } \0 y
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:# H: ^0 V4 b$ o% \6 _: k
& O' i7 Z+ N; y _) f0 s4.2、输出特性：% \0 v) N$ |5 a$ P
" R4 G/ j8 b& h. ~% O) v4 S注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
! {6 c' y6 n1 T% l6 u* e$ F% a5 k3 g a7 f1 J6 [
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
5 n' i' [, s7 K; g6 Z# M6 ^+ g- |3 l8 L, Y" n
表4 线性调整率和负载调整率:
% K3 e- C# N+ I( u4 q+ C4.2.2、输出电压纹波：) K4 W; k0 D% w1 L
! I/ k# A2 S( W6 V. y- S& n) e( c
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。, f3 J/ Y8 V8 P! `
( }* ]4 k0 ^) l+ N, V表5 电压纹波测试4 R) h1 O5 M3 v: M7 w+ t, |5 ^
( S) Z% o) L0 {$ ]纹波噪声波形图：
- G/ ?) t1 @! g' A* {+ [' n2 t j4 ?3 F5 M
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load ! b; x Q& t/ j7 T; v
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
3 F3 a: s! b( l+ kFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load 2 |, k, }2 U, i7 G4 M- }! I
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load : ]% x: t5 L1 E- d, N$ y1 w
4.3、保护功能：
* i/ t6 M0 l) g# k# e* ?0 K
% G; A1 y+ d0 [- L4 o以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 Y3 X! J4 C2 m3 B! ?
, W# l, O* r# @' }9 K, A6 }( d# `4.3.1、过流保护：, z# J9 j) D) Y3 i3 B2 ?# o
3 p' e: Z% k0 l% r8 E5 y6 k
) U1 G# P9 {& J/ O4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
7 W4 l8 S8 t- [9 n% _5 a, }8 f$ Z7 K! R
05、其它重要波形测试4 ^$ d! |8 B$ @8 Y3 X+ g
1 S, ~3 ]0 l' {1 H, m1 ODRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
4 @3 p6 T' u" W0 j1 _4 Z
$ C3 t2 d1 J/ C8 P% zAC90/60Hz，100% Load / c# T. h: e. ]! Q0 k- m; ]1 Y ^
AC115/60Hz，100% load ) d4 F+ i* j1 B$ j1 X% g
AC230/50Hz，100% load
J2 U; V1 v0 u1 TAC264/50Hz，100% load ! d, Z2 q# M; ^& P( W
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
* b0 `+ ?2 ~+ I; T$ o% e, {AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
$ ?8 m6 o k( O, j! Y06、EMI 评估测试
" W g/ Y+ H' E
* Y/ K# ?7 D% d4 a1 p1 w0 k测试条件：
$ y6 R5 S6 K3 ?+ y2 N* J8 W' l% B+ k! ?1 b, O
输入：230VAC50Hz；
1 S. H) J; R: i# H5 B9 g' H+ O输出电流：2.1A；- n, k5 q$ |1 Q) R' ^
负载类型：电阻；3 W8 Z' W: R, o% H$ {
限值标准参考：EN55013、EN55022B
0 e6 `# J1 [- h
o( Z0 _3 m, W$ T7 d. Z' M: M传导L 线测试PK+AV % {, T; _- D- K
传导N 线测试PK+AV * ]+ q2 k/ M7 H0 o6 S/ o% ~
辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡