本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-5 17:26 编辑 * v8 G a; b# B1 [ t& j
+ Y0 N8 G4 v) q) }+ Z( `0 l! M7 W概述
0 `! k/ w! W' a+ _# |2 q/ f' o @ k o7 O. A
随着电子信息产业的飞速发展，电源适配器的应用场合日趋广泛，对其性能的要求也变得日益严格，包括对其效率的要求，特别是随着全世界节能意识的提高，对电源的效率也提出了极为严格的要求。本文，我们将给大家介绍的是基于CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。
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# u- s6 J( p- X4 T1、样机介绍/ N& M( L, f1 ~" @' V
8 Z: b3 g- t1 { 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12W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了公司主推的CR5269SSG。
5 h+ d' P( [+ N% r( \3 m3 H, x; x7 R
, A0 b; K& d f, J" }
9 w4 y- Z5 v8 U& W2 w: `" }
CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图
6 T- `4 ~2 ?8 H: |/ Y4 Z, ?CR5269SSG产品概述0 z; p- K) Y9 d) b
8 b0 S% @/ i( C, {" ^CR5269SSG是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSG集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSG可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSG中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。; n" s4 X( a6 Q2 b# }
0 a# [% @0 S* {2 p4 U/ U- N 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。$ g- }3 S! u/ @( Y' G; R
5 D& E0 B6 [+ U7 _
CR5269SSG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。1 H5 L' _# ^: Q% h4 }3 t8 ^
1 E: P4 k& n0 ?( t9 w- |" [芯片特性：* w8 a8 e1 N- R. ?
● 全电压范围待机低于75mW
0 ? E$ b5 c. d2 Y! d t● 满足能效六级标准
0 D1 S# L7 M7 W4 N● PSM模式降低待机功耗
4 W. l; q' @. i* V/ K● 内置软启动& X+ t# b' t/ F0 F) Y5 b! c7 y
● 良好的EMI特性
3 r4 n/ Z3 G; q- z8 [● 零噪声工作
8 j: i( r7 n/ V) }; |● 典型65kHz开关频率
% F7 x$ l2 ^! u9 J t/ I9 V: h; Q● 电流模式控制* F2 P1 C& ^+ ?- E7 [- u# i9 ?
● 内置斜坡补偿
! p- s: C {- ?# E c- x# l● 内置前沿消隐" p: L- w% t. N! l1 ~. S. h2 F
● 启动电流和工作电流低! Z& r1 Q: h$ Z/ |$ e
● VDD端过压保护
4 M& b8 p& T4 z( l# R& Z● 过载保护
8 E0 u2 ~( |* E. _9 c% K" r0 a* [● 逐周期过流保护, O" j5 N8 Y0 Y3 P1 W+ K+ i- r
● 过温保护& Y2 ?; ? h7 j: |
● 输出整流二极管短路保护
& K: X+ R: R) P1 |) O: m● 四引脚散热: l% t0 J* K& A4 @# D4 p( U
● SOP-8L绿色封装* Y! E8 t; P# j3 a
/ p* z% Z: a) h8 M* O基本应用
/ J/ r: y7 h) M% E4 ^* N● 电源适配器
* I- p5 d7 K$ K* k9 z, t● 开放式电源6 g0 n4 y/ r2 b- [" m( N: J! ~: |
● 数码相机和摄像机电源
; ? ~; T3 S0 [7 `● 电脑和服务器辅助电源
- @! @5 s+ V- E6 A7 P4 G● 机顶盒电源
6 y+ h1 k% W# B o) H● 掌上电脑电源/ W0 C/ y! D) j: D8 S- i
/ t" Y! W$ Q5 n! \# j引脚分布
4 q2 T( n; s Q1 n
. A! G% o5 _: [* j! G# X+ D引脚描述
7 Y4 v( w3 V/ D- {) s9 p1 J7 s5 z
1 r; r; A) M* V$ {" E" `典型应用
) L0 G% `1 K/ G$ a
( U( `$ y9 X& X- r: x样机PCBA尺寸：63*34*19mm( L*W*H),是一款全电压实现12V1A输出的电源适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时PCB平均效率84.09%；能够满足最严格的“COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。
0 p" G" L, a$ Z3 q) G/ V, X# S/ |0 \1 y6 X9 e
样机具有良好的动态负载能力，良好的恒流输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
1 b9 S* @9 p# ]
% {, D- Q7 y/ ?+ T. S" r# |0 X样机的变压器，采用了EE16W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
* k8 y$ C. g( I& J" ^; y! G: \
! v# G S) S' F, ?( t) W2、样机特性
5 L# S4 f& t) _2 W" O$ c4 m: \. n/ E
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。
$ R8 G8 m" R5 P+ v5 `# ], Q# S0 I% a5 g& Y/ K y ~
2.1、输入特性：) K! _$ m; T1 E4 \: k N; g# W
! k9 z& Z2 i8 Q0 z9 K6 {2.2、输出特性(PCB 端)：5 `& b2 t) m8 a4 P; f
) C5 S. @5 { ^% A- U
2.3、整机参数：
8 M" [ N( ^7 N4 e4 j5 m7 Q
8 E, |+ Y, A r# x. e0 S \2.4、保护功能测试：4 P% N; D4 T+ f6 s3 [
7 t3 L8 t( m, V
2.5、工作环境：
: e/ d7 a- l8 e6 L1 S+ l) L# r5 O0 O" P! n
2.6、测试仪器：
! C" m" I' k5 H; s' s7 f
3 h* S4 L% d+ S9 }+ \: A( E3 y- s) T3、样机结构信息
' K, q- J# i/ F3 U: v8 s4 \$ C
) @/ c7 v% x8 j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。
1 ~3 m i$ L d! o3 [/ v+ g8 ^! {
3.1、电路原理图及BOM：
, t9 P- w- u; i+ |3 ?, P
- M5 Z& B. H9 z& @3.1.1、原理图：
1 e$ G9 b, }/ d9 m! e6 `5 l7 M; x0 z6 {1 L% G* U( A
3.1.2、元器件清单：9 s" D0 `& W! d: O7 o0 y4 ^. t! b
" H( w, t1 X1 r3 l! }3.1.3、PCB 布局&布线：+ O5 |. N- F4 G, H! U
) ~5 l& P- g0 l, z+ c
PCB 顶层布局&布线
/ e2 F! c/ b) ~+ j! R
PCB 底层布局&布线 2 z% I( E/ M& C. n" L
3.2、变压器绕制工艺：
# n5 `: ]) ~! x. w( i- M0 l, t& i5 l/ W9 j6 z, g+ M$ ]( K; U7 _1 @
3.2.1、电路示意图：
* A7 ~2 _: h' T! n% G
* p) L- T. p6 t7 Z- h3.2.2、规格参数：. a: [" f) g% O& U) y6 @3 s
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
/ U3 d1 e6 Q) i* r2）材质：TDK PC40 或同等材质；& c+ b+ u% m) W
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；. W3 H8 ]. o8 n" i0 p
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地3 R3 R# E2 l4 j
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；; m {9 T, o% N6 ?& l3 J1 r
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；( M' {6 o: E h6 _
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）)；1 n$ _9 n- s# \7 T8 y7 G0 T3 I; b h
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
1 G% a0 ]) ~4 k9）成品要求:浸凡立水；3 S* N( N' b& H% q* r4 m5 X
: k% C7 [# R! W- n$ T4 O3.2.3、变压器参数:
- U9 ]: h, ~3 z2 j% o5 H* {2 p5 U5 l w1 m6 W$ u7 j- o7 c
3.2.4 变压器结构图： P1 ^4 Y4 m# K$ ^- b6 f3 ?7 V
}5 e# D' K+ T7 S: F d
4、性能测评
0 J9 a! {8 H& |1 P' e
4 i8 f1 c7 _3 S( r" R+ F r" v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# s. N/ U2 \( N# W/ Z8 B! l8 r9 v" \3 N( c
4.1、输入特性：3 F; S6 y8 ]7 K; p% k, w) g
0 @/ i5 s% B6 h5 C4 @- F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。
& [/ M! o( z& Z2 A% l3 }# {& t, }# E4 T! \' k
( e Y7 T* ~- k: U7 M8 k5 Y5 _
表1 待机功耗
6 C3 t* n: C3 K8 P4 L
( |8 ]) x4 A) P, ]6 s8 @' C/ \8 {表2 输出100%负载下的输入特性
9 ~: T7 z" B+ e( W* @8 u# {7 ^
表3 效率测试（PCB 端）- m( j0 F! P( n g
1 T+ }$ u# k5 r5 L# u" m0 }
表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
* ^) }7 n4 {3 p6 {) i* |8 {) { ]7 x, W) {3 G+ d
表5 能效等级评估（PCB 端）6 {: K% z+ B+ L. o' @/ V( f
% N5 J ^8 z- Q0 O4.2、输出特性： j9 ^- j: H6 T
* ? K$ O3 _& i* u% J% z4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）9 w* V: J1 V5 V
6 o9 b \/ @( N8 K
5 [8 Z# S8 Q2 h4 c4.2.2、输出电压纹波：
/ Q9 r) T' h' Y* o% t; m# V4 b9 v+ ]- t% E! U. ^9 X; c
注：纹波及噪声在PCB 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。
& z2 w& t7 l/ P; `6 c+ T* x' K3 f
& I( Q& S: N |1 i, S5 _
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
0 K/ j s6 s- N v; t7 b; H# m
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load * j: D( v2 s8 Y" J& y2 s/ f1 U
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
7 P3 H; a2 [; K
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
# Y; @ B) t y6 `- C. i4.3 保护功能：
, A$ c; B3 v. ?' n! Z6 x6 B, b2 d7 v8 j. J
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
: A8 Q8 n. \2 |2 E- z0 v) N
7 } k! y% L* e$ x) V# `- `0 s4.3.1、过流保护：
4 L' N* M! N9 M. U( p2 \6 q% X, @3 c# w- X. t8 Q7 u* x
4.3.2、短路保护：! V! Z6 M( F: X$ J9 B2 H. R# r2 u
$ [ ]7 g4 U# r9 q: |, O" h4 ?功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。+ A. z6 T& d& h9 Y
+ s! X. j9 |$ I% u1 N& E% W5 p
0 B8 @; V3 Z) [6 ` u! ?5 k/ T- y4.4、系统温升测试
8 r) P. E5 Y+ M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1A。2 E' I" k4 L* y, X/ A' o2 o
0 q% {, C3 ~* L; q7 w: a6 k测试样机及配套外壳 8 {* B2 ^' {) }% [9 s- Z H
温升测试：单位℃ \" _9 M5 c, ]; t+ L7 Z ?- H' t
2 M; x4 H2 _6 H% j6 l9 }8 l4.5、动态测试：0 ^; R% T8 d% b' C) h; Y
; S4 e2 | Y' Y) C8 b3 t
输出动态负载电流设置为3A 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。0 N/ I7 Y5 B: n3 {3 O. |! r8 D
+ g- ~2 z4 ?0 w* z6 P' c+ b% b
/ Z" J- n' I5 U# J. `( q
AC90V 5ms 0 O1 c. v2 ~# x( o; U
AC90V 10ms % b2 r5 ?' e+ v7 t
AC264V 5ms
6 u0 D! o* |: r0 b
AC264V 10ms ; S; o+ Z( d% s+ B, ^' I
4.6、系统延时时间测试：
9 I8 R/ L/ R" o
' i6 }/ X/ e1 H4 V
& e1 V% [9 G( p4 L7 U6 ?
TON_DELAY @ AC100V，100% Load # j) \% m4 c$ u0 W0 w+ e* e( S
TON_DELAY @ AC240V，100% Load 5 \; t5 q0 _/ k) b, I+ W
THOLD_UP @ AC100V，100% Load - T4 N6 X! b: c) A
THOLD_UP @ AC240V，100% Load 5 n8 k4 l! J, ^" Q+ _) P2 A( }. p
VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load
4 g$ Y3 I" E! [7 e; A3 W: _( x, H' u
VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load + t( Y Z5 `: b# I; J" T% r
4.7、其它重要波形测试：2 O1 a! }. r. X7 Q8 v" \
' G; d# k1 I, W1 ~ {DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
! u3 q9 ?' ~0 E. n7 V# I K, Y" v S0 c$ p1 `+ q: [
AC90/60Hz，100% load 1 `3 ^+ z1 q6 P5 L
AC115/60Hz，100% load
8 c) H" r: j/ r. ~: I8 l/ N
AC230/50Hz，100% Load
( `/ j: D [/ F% y
AC264/50Hz，100% load
; A: @. \. @; Y' m0 I: [- @1 h
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
( Q* W" K2 E8 V( S6 A* K
AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形 / p1 Z6 ~2 ~: D; f
5、 EMI 评估测试' i1 e5 F: f* z' J- n& g) w
8 `8 j+ E( S- O: F测试条件：输入：AC115V/230V/50Hz；输出负载：使用大功率电阻；限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
! e3 a0 S+ O* w% [/ ^1 b( e5 N( [' r4 a3 P* l+ d8 }2 g9 N' N7 V3 o
AC115V/60Hz 传导L 相
( s$ j b* b+ L, t+ K; p- [
AC115V/60Hz 传导N 相
0 ^5 p/ i- [$ t* h( |4 t# J- N
AC230V/50Hz 传导L 相
# Y1 t- B: H4 o( d
AC230V/50Hz 传导N 相 & C3 g: h) A# N; E7 G
AC115V/50Hz 辐射测试 : F8 ~' ?3 a4 Z
AC230V/50Hz 辐射测试 |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-5-5 17:00:01
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