本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑
. \8 q6 @1 u# x2 H; X
$ a" b! u9 g z5 R/ T$ o* b$ g1 |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？
: ?- K \9 n+ y- d
& v( S2 w0 `6 [+ s+ b1、样机介绍
4 t3 [9 Y% @- L7 ~
/ _# ]* Z2 v& g8 F5 d( z6 k$ I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$ N9 l) W. s0 V8 x. } @8 |, J+ x
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图 8 L6 |1 \: b: \" w j. L
CR5216SG! h! H1 j5 n/ I
- C2 E- v6 a7 g6 ~
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。6 I5 ?9 r* p+ V* ^/ K% |
. \$ t6 J1 @$ W8 t2 H( Z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。
$ z# _2 e9 F* j) y4 }3 x1 l, k' {& v! y
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。
) b! c: S: m# H
. p, k( P" t) \! T芯片特性; f# @0 R- U* n2 Q2 g5 ~ ]
+ E2 B4 D. K: s) H+ y
● 低启动电流
& P8 V$ b, G; [
+ h) p$ K5 i# \) Z$ I3 e● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%
& y- O2 P' y: z" V0 f' X) M
: F5 ?/ V, o* \% c! G● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
6 ~& B {7 o# J7 J8 j! V
6 h7 U$ E+ m u● 动态负载响应功能2 G0 @5 h% N7 |) s/ H# W+ i' X4 H% u- b
2 I/ M7 n' k8 ^0 l* r● 可编程CC/CV模式控制
; t! u L1 X, y, b9 ]) M& j( i6 @8 C
● 高能效QR控制模式6 j7 N& N% {, N* R5 A' b
" f: H8 ~! v; k9 ?, G4 U5 g● 内置初级电感量偏差补偿功能
0 d7 v+ M& E, Q6 |6 Q0 U- Q& E) X6 u2 v0 n7 V9 f& a
● 内置输出线电压补偿功功能: _0 w! r2 G7 L" r1 |' i* J
& u* ?6 \. o: ~( c5 {
● 内置全电压功率自适应补偿功能
' o2 Q, h% p& F0 M0 {9 |: a3 @5 S7 f/ g6 T
● 无音频噪音控制技术' {7 F( k9 M, F* l$ E
% q# ?0 K1 [$ m$ v* K
● VDD端过压、欠压保护功能, H7 V. N9 ]9 L3 `" Z
& \% v2 r( E: `( }
● VDD端钳位电路+ r: u! X5 ~, N2 e/ \' F* M
8 W6 d2 u# R% \: m8 d2 S
● 内置输出过压保护功能: N: V) Q( G' o" A. L& ]# W
- o) j0 T: Z, E' {+ J! e3 J● 内置FB开路、短路保护功能
/ N; ^8 C4 q. p5 G% E- p. U; l( m: @
● 内置输出二极管开路、短路保护功能2 b5 [0 r: {+ J% _; H
p9 l2 I/ w/ s# b& Z) O0 {1 _$ n
● 内置前沿消隐电路; z( y: Z8 `) J0 j$ o6 k# V. M1 }: L
" d+ p: p+ p5 m8 f
● 逐周期电流限制
$ Q. [' P9 O8 V7 c/ x: z- J2 h8 y9 X( g8 g
● 过载保护功能9 H5 n9 C) v* O& m3 H5 i4 R7 u
! A1 r( p" [/ e. _! Z1 |, J5 D
● 过温保护功能
P4 b0 Q* U/ F8 p6 ]( _1 I [
: r0 a$ @5 ^! M' ~/ u0 ]+ c● SOP-8L绿色封装$ N& A( F3 Y* S- u t- X
8 D9 p% ~. U" l基本应用) [3 X! B4 l' z$ e( n- ~! X
0 `, K+ _, u6 @; e; w7 n# p
● 小功率电源适配器
6 g/ E& s T; P% P3 {. ?& O* I, }- S6 P0 ]5 s8 k/ ]
● 蜂窝电话充电器$ ~" P. v, D7 N. B9 _0 j; U
, A5 M; ]% }4 V
● 圣诞灯、LED驱动器
& Z8 O' G0 u' L' E" {1 t. k8 E" l$ N/ y x8 a
● 替代线性调整器和RCC! S- h9 y2 s4 K$ ?. w- D$ k) N
+ n4 |% N( h4 r9 o5 s$ ?, ]
典型应用! D" ]! h+ J7 d) }4 k* L) y
% n0 {4 R" g4 w V7 w6 o" o: Q" u
) E) v7 a6 ]- O& f1 M! [
管脚排列+ g" s% e) D8 E7 e7 X' F
管脚描述
; Q9 H# X3 M% _+ J i1 @9 a+ D) D3 ]9 Q C r
. Y: y6 i) j! t j6 P
6 {/ C3 |8 g. @0 m, o4 S0 f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。9 p M0 ^/ A5 ?, T4 T6 n# f
( s. U( n- {5 F$ I) e
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。
$ F2 K; K A" n7 b' h. O' t: @
! a- a' F9 S! P# r3 h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。" s+ |% Q6 T* A: I, Y% [: K
6 U: ]& j8 R1 I7 L# E# [3 q3 f1 P
2、样机特性+ n2 ^; s* [! ]. u
& U/ d( N v. n# y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。
% X" ~- J! o6 b0 e: h5 A+ [* ?* v! P! s* C# e8 @
2.1、输入特性：
0 h2 z' j; E; S, C% m, g: p
6 R2 b# p! C4 [- [. V2.2、输出特性(Line END)：
- d' \. R4 Q+ g- E4 T. s1 |3 Y
* [1 ]' ]% p* @# x% t2.3、整机参数：
; q* c: P- L# w: O! u$ ]/ V7 ]
- Q4 M9 e( @# L2.4、保护功能测试：
1 P$ g( T9 A M$ c8 }6 W7 |. Y6 ^" [! T# T; Q# n
2.5、工作环境：
) V: D2 [% N) v, e6 {' r9 X6 i# T# @1 z
2.6、测试仪器：7 Q0 |0 S, y7 F) f. t* K- L& ]4 f
9 a( y( E" C, T0 t6 n# E ~. O
3、样机结构信息7 S/ w! M' A5 z# x/ H) C4 Z
# C* G! C3 W, U/ j- s8 T0 M! e
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。$ A3 F8 ~1 x- S% T0 G
) w V z$ S' g3 @. b( y- p3.1、电路原理图及BOM：; A6 x [0 p$ |! @& J4 b
' Z7 }' ?& L" P. N
3.1.1、原理图：
( c1 h9 O" d' n0 P s" _8 Y/ Q& r, A+ B
$ }/ S) S% r% m: M2 H3.1.2、元器件清单：8 B5 ?; Z' \$ t1 x- s
6 N9 G$ O( i3 L8 I+ B- i5 j. p
8 K" S# N/ t0 \" ~, M3.1.3、PCB布线：
+ E, N& ~7 b% z/ z2 j
, V2 @6 r, y" t7 @1 y4 \) t
PCB顶层布局 3 c' |0 o b% m: k4 S5 U6 j
PCB底层走线 5 H; R* B( }2 L0 s
3.2、变压器绕制工艺：
; w+ W9 r9 s6 C4 V* @) {+ y& F( f* X+ ]
3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
) ? i7 q& M, Y; [6 \# T- f/ K9 }, ^$ H3 B8 y7 p7 Y# ]+ s: r
( l# `* c0 `& C( w7 p; g5 Q% ^
, c" Y, G& ^' @0 K2 U5 _- x
3.2.2、规格参数：6 P/ y7 v. M& B/ A5 Q' I+ e
6 c2 @4 B ]; ~# P6 n' B: v1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；9 T% U+ L/ L1 _# l# ~7 d
2）材质：TDK PC40或同等材质；' S1 w9 W0 N2 J
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；* n: D+ R3 _7 Y/ u" Y. G/ I
4）N3：三层绝缘线；
; b G8 ^% m# G) J0 w( Z5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；, j) O) ?; {1 P0 O V) {5 s2 F( F
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；$ g$ v4 l, A ]
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）)6 e, n: @4 n; X, f, v
8）耐压测试=3KV 5mA 1Min) z5 h. o$ K: G9 W
9）成品要求:浸凡立水& ?/ v6 D0 {" {( u' q' p
) p" h7 u6 K& H- G8 _7 d1 V
3.2.3、变压器参数：; O8 L! y/ z! ~. R/ v6 ^ r$ `
- X: q7 @, G% R. ?/ Q+ s2 a2 d
4、性能测评) W6 E9 c2 x8 Q* _' `4 @
6 V/ D5 x) p$ E
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。
W1 b& q# E& m" G+ u, z5 _6 ^ @8 R; b+ O9 y2 \3 G
4.1、输入特性：3 ~& F; }/ Y* k; E" e! ^$ ^
/ C. g$ W3 |! f- v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。7 T7 K0 N$ i+ u6 M$ l- Z" @
7 m7 t3 z# q5 [+ o! g7 ~/ s
表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)
4 t7 x% K+ `- }2 h) G
) e. |! i7 X- ]8 I" b5 t9 h7 A5 [8 y
表2、输出100%负载下的输入特性
, I2 p' V. F' H0 g* @0 ^
3 D* V8 _- r% I4 h# Q D% l表3、效率测试（PCB END）
0 A7 b; E3 O0 G! ~: T3 D: ]# u2 @& i4 X( |5 h
表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）' [" P9 r6 Q* U) V/ ~
% n: r( t1 d, G0 J: a. P
4.2、输出特性：
. l" _% W) `% ~3 N6 {9 D6 F I& h; W9 {5 n
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：. g9 k( X/ L) d
% h3 [- o( U) k% `' g4.2.2、输出电压纹波：0 Q! @# ~: q6 j; N4 p9 {; O
: p& C9 X% r) e8 `
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。
+ b% v0 _4 i5 z3 ]% U
, F [: m1 p) L n
: N$ E9 f i: g& A
R&N @ AC90V/60Hz,No Load : ^& s0 h& P. S6 W1 g @+ m" @1 X
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
( P |9 _. V) l$ Y
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
6 A9 I3 J) J2 S) B
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load , Y* B9 Q0 V0 W, }
4.2.3、输出恒流特性：- t: B% O$ I% }- Q/ x
B* A* H9 [& w9 B/ G2 n- G
- j3 L' X0 W6 e4.3、保护功能：
9 R# m3 j# Y, X( N# x2 J7 z% o3 u2 ~" o- {, Y
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
/ e% f, h' ?/ P5 x% Z( W1 R2 ^5 ^" a
4.3.1、过流保护：
. d7 I- c# `3 s% e n6 k$ b9 b
4.3.2、短路保护：
K" C6 v& b% Q, h- K6 z
8 P% \) t, W; \" O4.4、动态测试：
k7 g2 x& J8 [; x6 s( D8 F
+ t" R q, h* {2 v; P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。1 T. c! u5 H1 g* a& I8 J( U
1 Q& d8 ?6 u6 k8 N7 W$ a2 G
9 V1 v# c6 ?6 @$ X3 V8 s' e. p3 v) ?
AC90V @ 5ms : [9 [3 T& w F/ w2 o' u6 R
AC90V @ 10ms 0 W3 f. q6 v: L' x- F
AC264V @ 5ms
! R5 Y" {4 p$ b) m4 ^3 ~! @4 T+ N' o
AC264V @ 10ms
: J# _. _/ [& `: l! w% c1 B4.5、系统延时时间测试：
' \: c+ z7 |/ M& y$ q3 V# e5 i" h4 D, @' c; L* ], L
注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。
# P: r: A3 B% _; O; n
' r2 C% X% T& [' Y: O
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
( x2 g% {% w( ^& V! i
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
! C* F F+ ]6 [* s
THOLD_UP @ AC100V，100% Load 1 f( q. G% l4 U
THOLD_UP @ AC240V，100% Load # j6 G G( l3 a* \1 h- L7 [) V
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load ) n: F6 o! {) g1 z: N
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load
# y# S8 \6 ~ j2 b# t4.6、其它重要波形测试：
; X/ `0 k( N, \) t+ W0 [: Q! j' l, J, O# ^& A
注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
) `, e# \' u8 Y- q0 Z: |4 A1 k, G; U; S7 K# M3 }
AC90/60Hz，100% Load
2 V" Z7 e$ d! F& I! j
AC115/60Hz，100% load ; q& }1 s6 N2 C$ j! D& n! ?, p
AC230/50Hz，100% Load
3 v, T" v2 w1 O# H" y. A% ^
AC264/50Hz，100% load
! b [# B. B3 |4 i+ \
AC264/50Hz，Output Short
& ~7 b2 h/ G( C: _
AC264/50Hz 输出肖特基电压 . C$ i" ~6 b8 K/ T, Y8 X, d f
4.7、系统温升测试! m/ a2 b" D( u _# G& L
6 f7 K B8 c- u0 }3 {" a9 g
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。
+ P/ ]8 K, k/ c# S
$ I+ N% n; D' w U5 l
测试样机及配套外壳
g% n! y* N9 p' j/ ]5 X4 z/ A温升测试：(℃)
/ i) F6 s% r8 F. K- O; y2 L2 T6 a" ^. D, `1 S1 b
6 I$ h. X( y3 L. u5、EMI 评估测试
1 D# c0 b* D8 U" O7 b8 p7 g1 m
$ c, C$ c/ v" Y' S测试条件：
7 M# R, I# d; Z) V- S% M5 W3 j- e( B3 i d7 Y
输入：AC230V/50Hz；
; k2 ^9 f) R$ W- h$ o' y输出负载：12Ω/50W；
0 z6 n2 y% M9 K4 {2 E限值标准参考：EN55013、EN55022B。
1 U( a" C- m% v* |# z/ r* q- [, {1 g% W% t7 K
AC230V/50Hz 传导L 相
2 ]) ^) M" l9 O V
AC230V/50Hz 传导N 相 2 ]- E& l% g9 k2 m5 z$ N" E
AC230V/50Hz 辐射测试 8 m9 c; I5 S& `( L$ S2 S0 ] L% W
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-7-21 11:36:05
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