本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
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在上一篇文章中，主要介绍了基于思睿达主推的CR5215SG+CR40V20RSA 12W充电器方案。接下来，我们将介绍下12W电源适配器方案，该方案是一款基于思睿达主推的CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。那么，它又有哪些特点呢？
4 `! \1 K( w, M1 d: \1 q3 I# t( s5 h3 s' F# d" k9 e9 A' J
1、样机介绍* ^ [: j% Y0 ~7 K1 n
0 Q: C- `/ c a: b. E3 _1 v
该测试报告基于宽输入电压范围的输出为功率12W恒压输出的适配器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5216SG。; e# Q; B: Y- i9 _
+ k7 {* h, w0 U. _0 Z4 r6 u9 @
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图 # b) q( K8 {6 m; M! v- ~2 T, x
CR5216SG; Q! I* }/ G1 w9 h$ H9 B* A& X
+ w' i2 k. v- @' X4 Y2 y& l4 E
CR5216SG是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构，因此在应用时无需TL431和光耦。芯片内置恒流/恒压两种控制方式。: |. g/ n1 Z, _0 O) J* j0 }8 j
2 y: u3 [: I0 L2 q* E
在恒流控制时，最大输出电流和输出功率可以通过CS引脚的限流电阻RCS设定。在恒压控制时，内置恒压采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯 片的高性能和高精度。此外，内置线损补偿电路保证了从空载到满载条件下输出电 压精度。芯片还具有极低的静态工作电流， 芯片待机功耗低于75mW。
: n4 M6 o8 A# p( h" w+ C7 m% _0 d5 |" b5 Y9 U( m. ? p( y, X8 e% ^ e( v
CR5216SG针对各种情况设计了一系列完善的保护措施，包括逐周期峰值电流限 制、VDD 过压保护、FB 开路保护、输出 短路保护、前沿消隐、过温保护、电源钳 位和欠压锁定功能。在FB上拉电阻开路，FB下拉电阻短路，输出二极管开路或者短 路，变压器绕组短路，CS 引脚电阻开路等故障条件下都能有效保护，使得芯片具有更高的可靠性。 N/ A4 [- N0 Y. `) Y7 ?
, b. K& N" @( ]- L7 k% _
芯片特性. S- x8 M% m, d& {' g8 x
, L$ g8 }2 G* _- _! P: ^● 低启动电流
$ z0 j4 @& a) n a# Q- s$ V, X% T% H: ?. }
● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%
! M3 i( h6 J3 `4 r$ ^( X
: c- x. ]* P$ E! n: f6 Z- v● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
; I O1 o! X, A. Y3 G
" I5 D5 E1 J+ _3 R! C! L: [● 动态负载响应功能' T a3 J6 Q& T8 {& a
% x" B5 e) D+ c* j8 n6 ?. Y
● 可编程CC/CV模式控制. n/ M8 f. A/ C* q: ]8 Y
) M- }% Z* ^" s1 l( j: H( I
● 高能效QR控制模式
* J5 k+ o% _! k% r8 Y# k) }1 g2 Z" A3 D3 i" ~ H: H9 E* P" ~
● 内置初级电感量偏差补偿功能
+ V* N! W( o1 w# u
* V( \, { d! e: p: g& M● 内置输出线电压补偿功功能, b$ S; u* }, \9 d& e, T' e
& R3 i+ ]/ y1 [5 J
● 内置全电压功率自适应补偿功能
$ f: B0 s2 _7 ^5 d# U- k5 p1 i/ P5 G: B2 ^, |( h
● 无音频噪音控制技术
; }6 G- o. J& x2 m. Z/ a, ?7 T0 |4 m5 ]
● VDD端过压、欠压保护功能1 c# ~' V( ^7 Q' N6 L
3 C+ g3 s- D- I+ |" i' o
● VDD端钳位电路6 U' h9 @! q) `- P8 W; Y! z
8 a$ s# X4 F4 R4 Y+ y
● 内置输出过压保护功能
' P* U R4 l/ r
3 r# i6 g" k/ B0 M● 内置FB开路、短路保护功能5 M+ }' V5 n' @8 F
. M: ]+ w1 C* t# N) c● 内置输出二极管开路、短路保护功能
@' A4 d! [2 J( ~1 d' b: d0 k l* W( ^0 v4 t) g# ^7 S
● 内置前沿消隐电路+ W" z! w6 Z U' e
3 Y4 p( T% }" ~9 D
● 逐周期电流限制
2 m4 J) T' H: X# j- S1 u6 o9 c1 Q. {) z: S. r1 s, L
● 过载保护功能
) I6 e" `. s! X7 ]9 H9 r) G
7 x* U& X9 P5 ^) @& Y● 过温保护功能
) y+ y; O& ]& p% J
T8 q0 g! D" c& L, \& ~# K- @● SOP-8L绿色封装
& B" @2 X9 M$ v+ z/ t" e
0 N$ _ R3 _6 R' {4 r/ `5 E基本应用% E' ^1 K1 w4 `8 y# |, J
# ~) v3 z; J5 |- }5 w
● 小功率电源适配器0 N% j' @8 N2 S8 |- j4 L
" ^: e% ^+ q! Y5 W● 蜂窝电话充电器$ A# y" h( O1 w6 z8 }
: d7 h) l: i& O! M! ?, S, n" x
● 圣诞灯、LED驱动器0 [. Z# I& r6 n& X- b
' _8 T, Q6 k& Y& k2 o) ~( t● 替代线性调整器和RCC
' d2 u1 @3 N2 K% ^ N- c4 O9 d, ]* h6 E5 h
典型应用) M* W7 x# V, Y+ {0 N5 F3 i1 Q
: _/ J# L% I/ P1 ]
; A$ K, f" \) ~8 F7 a
管脚排列1 M- C& x4 D, }5 L" L
管脚描述7 E% t' ]( T: a2 }' _) w
3 I# i8 ]1 B! u. o1 `
+ q" x: m; r% C1 F% n. _ V5 _5 h, \
该样机是一款基于CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC230V样机待机功耗<43mW；典型输入电压时平均效率>84.3%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CV输出精度。
6 n8 L% _7 X# n$ N7 `, q- r4 y+ }' b/ ~; w1 s/ l1 F# G
样机尺寸：长宽高54*35*20mm，样机具有“软启动、OCP、SCP、OVP、FB开路/短路保护、OTP自动恢复、输出二极管开路/短路保护功能”等多种保护功能。
3 m3 E9 u, \5 P' y3 u4 u3 q3 M* |: X4 N( y" J2 [ N
样机的变压器，采用了EE16加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。% N7 n: R1 ]! L D; W, }: Z
0 K( j3 Q# W( h* r# P
2、样机特性# j# n1 x/ p8 v' j1 \: U! S
; B8 t8 L; t0 S5 x. 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。
1 U4 C+ |* B% ~- ^. d$ j: P+ s. u- Y; ]4 `) i% w
2.1、输入特性：% b6 m! L! Y E
/ F6 K) _5 o3 U4 \* J0 E3 o) f) J2.2、输出特性(Line END)：3 X" X6 @4 W; H) S: i+ t+ G3 I
# v1 h, L. q! x. E% O0 w2.3、整机参数： _ z, c; W9 M' m$ u
6 p/ q" o/ `) p: F9 t+ v2.4、保护功能测试：
0 J& c5 Q/ k6 G3 a1 X( B2 y7 [! _: d% L! s
2.5、工作环境：+ R8 Z, s+ |8 D% p0 ^0 o- v
* j# m. u7 w2 Z; T% ?4 X2.6、测试仪器：& X/ g8 N" u- w
* L: u% v1 a8 K9 r% n1 F3 `2 Y) V
3、样机结构信息8 Y3 @0 G' W3 c, i* H+ _2 I
& r# V+ y( z" d% 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。
! `5 C7 v+ c4 q- {$ l& y( Y2 t; x
. {- w* ^" ]' F( h1 X3.1、电路原理图及BOM：
2 N3 w2 y: h* o4 V: O5 D
7 m: j8 ~% K: K# d3.1.1、原理图：! S: _# g7 Q! h+ y5 A" J
4 i/ ]2 y: M2 ~$ @
8 t6 u4 n( H4 Z& F3.1.2、元器件清单：
( y& f4 D9 S$ d; c' A# d D
& m$ R( {, {' u4 Z4 Q+ i+ q! K5 y" E) [# ~# o
3.1.3、PCB布线：" k6 ~7 F- @( h/ i4 c9 y( d# g
3 d0 u# D; W8 v
PCB顶层布局
3 @% B# f7 Y! t' }1 L3 X
PCB底层走线 6 |. a- U6 }3 {! s' v% l8 T
3.2、变压器绕制工艺： C9 W4 M+ P5 {( o
. l$ \0 q) ^2 R: G3.2.1、变压器电路示意图及结构图：6 r: Q( c2 L! |& {( g7 c+ u6 d: }
8 X, p; h5 T/ ^# U- u. `9 C2 K8 Q# i8 d% `
! ~+ t+ B5 _* Z7 U! m6 H' k! {5 ]9 P: z8 R7 `
3.2.2、规格参数：9 }6 j. q3 G' V# c4 F
) W& X- U1 T. g( w) s% \% i1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；. u8 e) l9 c# b' m
2）材质：TDK PC40或同等材质；
( _/ o: f5 e1 B9 r0 z3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；8 B$ `. u; J' s
4）N3：三层绝缘线；
: N% E4 R. M) d5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；
# e1 H' b9 k+ F$ s# g' K6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' Z3 B9 H, l# X# _. F* E2 \7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)
1 ~% f8 a6 P. k+ s$ P- n8）耐压测试=3KV 5mA 1Min$ p# b& \4 _' B4 s# R% A
9）成品要求:浸凡立水; F6 `0 m$ x. [
: h: m+ r8 j5 u0 ?) r" ~: z; o) N- v7 D3.2.3、变压器参数：
3 M4 o7 ?5 `! u2 k0 r
$ P# B% v1 Y8 V! S6 Y$ o( b
0 F& T F/ F0 g, d* p/ ? {4、性能测评8 U( a1 K. L+ q0 Z
3 }0 X% n: o# I M( {* a
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。
' P" n! F/ K$ ?% |1 _0 P# ^2 S& |7 I5 j Y9 C* X' R' ]6 w" b8 t
4.1、输入特性：/ f' g% x: B7 p, n V
2 u, g- c9 I+ i% `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。# P- M1 t& p$ R' P: y5 f# p: t
0 e7 y- i9 b. _% g1 ]( U表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ): |( z2 c: N0 z0 e8 u% ~
2 c6 {! }8 W% Z* L% D+ i
( t8 v1 \4 D1 ]7 N' }& X$ D* H表2、输出100%负载下的输入特性, L1 [8 w: L) }) o) w
! V; o* y! a9 q
表3、效率测试（PCB END）1 y0 U3 o U! ~# t# b! W
) ?6 K& Q- ]" N# X3 J
表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）6 F0 Y& K7 T* P
2 q6 X( y1 f$ y1 w1 z* S4 T4.2、输出特性：, j, v1 ~1 ?3 x9 p& R( N- _
" `7 }! I" s) o- S$ ` ]4 v( c
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：$ r" T4 T. U! B: B, g. I$ C
" ^3 ]! _3 C. i. D- ?' k
4.2.2、输出电压纹波：0 v/ P3 ^: x& E4 }5 J" Q
6 m0 M. m; ]0 s% d& |4 K
注：纹波及噪音在线端测试，同时PCB端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。
( E4 r0 M }5 u8 W& P! @
: P- }1 Z+ w% t" s+ t# T
: q7 Q% R+ L8 V" ?' C
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
0 S: G5 d3 ]( g' {6 r: d
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load 7 D M7 j: }9 h8 Z7 u! x: J6 f
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
- }! \/ q% I& ^9 ^
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
. T6 L% z7 H$ @+ S3 g5 o- t4 w4.2.3、输出恒流特性：
0 q: J0 ^7 O& {5 B
7 H$ c5 w0 O( @$ z4 @# H/ I1 L3 l) P7 Y* O) G( o- e
4.3、保护功能：
/ x5 j4 u4 q# l F# }/ B( z, T) I
6 W: h% T: C, A, z- l- k- e注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
I/ x3 Z: Y6 n" ]: h
# \% Z0 [" f( M4.3.1、过流保护：
) @+ V" Y, h6 K! Z5 Q) u+ _0 z6 c+ P W3 ~2 j. b: t! k, Y
4.3.2、短路保护：
( o! \7 \! H3 t; l
: q7 W8 l" d1 B0 J4.4、动态测试：
3 y" h9 X- p; \4 i* k3 X
- a( G( G! }, B$ ?3 i# N注：输出动态负载电流设置为1A持续5/10ms，然后为0A持续5/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/us。
: i: R7 z: D, _ A
- o; @2 C- r& |- s
: S, h6 h; @8 O
AC90V @ 5ms
" U% O, p7 p4 i$ @5 n6 Y" C
AC90V @ 10ms
; N/ p" I: e8 j: C
AC264V @ 5ms
3 e9 j* s6 a. X0 T8 J5 Y. w: Y
AC264V @ 10ms . M7 a, f: E- `! W% d, D/ `! D& T
4.5、系统延时时间测试：8 \$ u! m5 q5 ?4 J
) c' B! p* C8 ]* a3 e
注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。5 q" ]9 P( P' M+ p9 `0 q
5 Z9 e- G# a/ ^% p/ D! h
TON_DELAY @ AC100V，100% Load . T8 [% F, u. k/ ?( C
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
0 a) E- h, l2 S! x$ ^
THOLD_UP @ AC100V，100% Load : g% J. u; v8 J. g- m$ a" N4 N; z
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ' C3 }: W" A0 M v
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load
; q! o v% B* h/ h0 D* I
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load
- Q/ z$ \" `/ J/ d4.6、其它重要波形测试：2 T: d; a5 k6 F! e
# L5 H, D7 t5 V% Y Q0 o注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。$ g i, _4 H. e, g
/ a3 Y N# F% h, |5 O# O; n# w' X
AC90/60Hz，100% Load 4 Q p) i. W8 m+ ^, g% l
AC115/60Hz，100% load
: v* Q: P: e: {& T1 e u
AC230/50Hz，100% Load - I3 G0 o' g# K- m# |7 Y
AC264/50Hz，100% load # i7 _" \/ Y i) z( E: |8 ], x8 H
AC264/50Hz，Output Short % {) U" N! J2 @# v
AC264/50Hz 输出肖特基电压
1 R7 ^1 x, _. f6 D6 D& [4.7、系统温升测试0 g: |+ N% o- x, k7 T) v
% |% T: Y0 X. R1 ~& e9 H0 }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。
. I4 ~8 X+ a, z
$ y- V0 E' i) h- p" J( h2 d$ J; y
测试样机及配套外壳 8 J2 ?+ z: U8 M$ {2 i
温升测试：(℃)0 y4 e6 [8 u3 Q) f# s: G: z+ n1 Y! ]$ f
k$ s1 D% \2 s4 l& w( m
; k- E! o7 M, }5、EMI 评估测试
& ^5 P$ J: }; x: W% s* Z
0 M* S% N- ]8 J6 Y+ a' Q' u; G4 J1 U测试条件：5 ]& T1 g/ G& K# O( G/ g; K
# O( @! ~) {, [6 ?0 X: h; f输入：AC230V/50Hz；
6 }" P1 @6 U5 w% @输出负载：12Ω/50W；
: ]" W0 N! z1 E9 x Q限值标准参考：EN55013、EN55022B。
( t% t' @8 h/ q# o( J( B% M' `0 v; E9 b
; ^+ X1 U$ R. c% r" B2 U
AC230V/50Hz 传导L 相 * j z k' x$ v: Y9 ^0 C
AC230V/50Hz 传导N 相 + X8 C4 J. e- R; S' P" u" ^
AC230V/50Hz 辐射测试 + ^( t) w9 g! }2 U3 X$ t
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-7-21 11:36:05
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