本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑
! S( E1 e- j: P1 d* C- i
0 P1 E- u* {' _& w p+ F在之前的文章，我们给大家介绍了一份“硬核”的240W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR1252和CR3012。3 C) R% c6 u l# d
8 X7 m+ H4 f8 t8 f- Q本文，我们将给大家带来的是一份基于本公司主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。该方案全电压输入时平均效率>86%，而且具有良好的动态负载能力。当然，还不止这些，小编给大家一一揭晓。
6 X9 w0 N: X. Q1 E p2 |+ Q) K* u' W% E% w! D7 U6 Z
1、样机介绍：
7 o; k. }: E+ I" i
. e) Q! u8 ^) w该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率18W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5149TJ。
9 V @. m, A* T- Z* C
) | |! e. s# u9 n, g+ Q9 H
* ]5 Q/ |" R! A# ^! I1 ?6 ~6 S1 D2 y; @4 B0 J6 `6 Z% W2 T
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
/ `& g6 Z/ \* |CR5149TJ芯片
0 j# U8 Y5 F N% G& ^+ G9 W2 T, [7 J
CR5149TJ 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制开关。CR5149TJ 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR5149TJ 提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计。CR5149TJ 提供DIP-8L的封装。
& q/ e: v+ p3 }: }+ W+ Q0 _- {5 N$ `" B8 K* Q, E' N( V( ?
特性
P" }% o5 ~0 w; a& W! @! c5 {* Y/ ^( d* J
● 较低的启动电流 (大约3μA)% D/ A: k: x+ ^: Y
$ w. f _: Z! N; b
● 全电压范围待机低于75mW
; ~& q" S5 l" e, ~& | o* s1 W, J4 l K
● 满足六级能效标准
3 s* l4 |( [/ |4 {: X2 b" [% X+ h: M7 R3 G ]: @
● 内置软启动减少MOSFET应力
( y3 }3 K" e* E% t8 V/ j; ~8 I6 G* X r$ V
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
( U, ?& _" a2 s' |
* }5 s, n% v1 o1 [; N, o& ^% h● 内建频率抖动功能，降低EMI- ~( J8 I, \) }+ e" k, ?4 z4 @$ ^
1 c$ p0 ]8 I" N3 {
● 内置65kHz开关频率
6 y8 K7 A8 U* Q1 z u
: M. s9 @2 u+ y' I, t( U● 轻载降低工作频率, Y! s, U) b3 U3 N" t: x* ^4 V
* \: c* j- g! f9 N2 k* N7 V/ F1 S8 J● VDD宽工作范围
0 \& j2 {& f/ T+ E0 r4 ~6 L' b( L6 h* x8 N$ {% l4 l' U8 d
● VDD过压保护功能 e6 B. Q& G& E
, [/ U$ {' D$ T9 U
● 内置前沿消隐电路- C! M: T- T' K- n
: I& ^: v7 X4 Y5 i
● 逐周期过流保护% F' `0 N1 Y/ E2 J
$ ]4 [* U3 U2 k/ F7 ~! i
● 内置过温保护+ O0 p, V4 M$ ~% u! y) j
1 l& U7 R: d1 B& M● 过载保护
9 F* n2 z* J( e3 q/ H
& F. F. X- d! }● DIP-8L绿色封装, R- s) w3 h! V W; @9 R
: W8 k+ [$ M7 R' l+ D
基本应用, v- [1 i1 i6 h% l7 _* d
8 ?2 b# {/ E' a7 V* X: k7 |
● 电源适配器
! j4 ]; N! D$ p
8 g7 o# W r# z. y* A● 机顶盒电源
1 W5 C3 U1 X% q2 `0 S3 K
, A+ ^% f* c7 D) _# d● 充电器8 k7 {# @- q& T
2 h/ ]6 w$ \+ v/ Y, @● 存储设备电源+ R$ ]& o, P* a
* W; a$ ?1 K' H" L& Q7 E; c l. @典型应用3 e4 B$ c9 m3 }/ G- F( H
' |* f0 ^0 n) z7 i
/ C* D/ j& g; {/ {管脚排列1 x& U' {" r- z7 [6 [9 G4 w' E7 U; V
管脚描述. G. I3 s" M* \- S* E# ?
. f4 Y6 ^0 S: x9 O% M
6 U, g2 @) E1 x2 @4 d8 u/ B( ]. x9 L' _0 N
样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为70mW；全电压输入时平均效率>86%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的 “COC_V5_T2” 能效标准。4 E( ^7 @; X! a
/ x: L2 \5 m" v, i
样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
6 @& l" v% H# X# ]! D C) v5 p) H2 T# d$ E& o/ A7 r) N2 m: ]* o" \9 Z% V
样机的变压器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
$ I( d% G& |, f* p4 M' x9 @5 F& r( H% l1 _$ b
2、样机特性：
) K& y: ]0 p. R2 \ }4 a4 g& @/ H% H8 Y
; v# S# z4 k, [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。& u& V" p0 I5 B$ O
; l4 W3 B7 B) b' f' S9 f2.1、输入特性：
) R$ a/ c& m' k$ _$ K6 G: ~5 `5 G: Y# H, q+ [
2.2、输出特性(PCB END)：
4 a; f0 m- A1 H
+ n; R0 d$ J' Y7 u% E5 i! ~1 Z
: k0 t8 I9 |1 b/ [2.3、整机参数：
+ h! |7 U5 m A4 k% S
: E4 k- `* }# J8 }" L1 r1 H' @
& a4 M3 f! Q% n2.4、保护功能测试：
5 w) s4 E7 O" k, a" |& c( Z
5 v# r" ]' ]4 G. [( H
7 T# |* {% o' I; R3 [2.5、工作环境：
# I- N) B7 F7 @4 ~0 F" ~7 t' U6 n/ Z* J, `0 L3 H( O1 z- V1 L L
2.6、测试仪器：' ^: W$ h) X, F( m
7 S/ L$ B# R* y5 e! b! e a
f, }. r0 x) Y1 S
3、样机结构信息：7 \5 C- O2 f$ `: F) O$ Z
) K( {( l8 }+ Y# d- @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。
4 f! s; \' N' `- I t3 I4 f# C8 I
3.1、电路原理图及 BOM：
: p- t- B4 g, l7 P7 c; X
: l5 [* o; k: {5 g. l3.1.1 原理图： |) T4 s: {6 W) V" @
( b9 E) I' H) F- H' K
2 p+ L$ z" F- t3 B' i
3.1.2、元器件清单：
, `( X) z6 Z+ e% p3 F( d; H- [8 K) ~$ i3 I) \
$ V, u0 U+ t+ w. Z {3.1.3、PCB 布局&布线：2 ^$ {5 o8 [4 f+ r* o1 S" E% Q8 P" }
" e ^5 {' {- rPCB 顶层布局 8 b, E3 j. O3 I$ ^3 o" c8 E
PCB 底层布局 ; l! O6 Q. h) ]8 i
PCB 底层布线 ! i% i1 l" r' K3 v O
3.2、变压器绕制工艺：5 C7 K2 m8 q0 _/ ~4 _+ P7 z
7 q7 ?: g$ ~) m
3.2.1、电路示意图：
9 M' @( z9 C; P- L1 G. _. A6 u6 O0 E) q' p ^, u. C! y8 A5 s
1 g- Y* P5 W+ j {
3.2.2、规格参数：
3 _: A: U/ Q0 K z0 e4 ~
; `8 t c8 C" h$ x0 z$ \1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； * N4 ]$ w% [: E" |
! _# C$ n( T, E& V* q2）材质：TDK PC40 或同等材质；
T: z; y; e5 N% p
9 W1 Y2 j6 [$ B; w# @3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
- h) C0 K, I2 m
& U1 n0 m# x8 ` }0 s: c9 M) Y; o; `7 A4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
, d4 |0 T0 o* X
! A- w1 f- p6 p5 N0 l8 v5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； ( O# V+ D$ y2 b4 \
' o( ]2 v& h0 t! M2 Q+ p/ g3 L0 o6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
% `6 ?; N: V" _- v1 a& W( y- k) J! R$ D# V- @8 J2 C
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）)；# S* X, T3 M8 i* g @6 e8 g+ i1 {( o) \
; V+ Y5 T+ _+ H5 Q! R/ o, O# ?; U8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min； * ^% n4 ^+ u1 Y7 q( z* R
) h q- _7 K2 {6 t
9）成品要求:浸凡立水；
) s2 j! ~ ~" p+ |3 ]0 Q& r2 V- |2 l D7 v% `" i
3.2.3、变压器参数:; y: c" k# H3 f! O
3 w3 ^3 `- G$ u0 a
0 ?. g+ A, Z4 @
3.2.4、变压器结构图：
7 R5 a9 v+ {" m: c# ]9 S* B' u* D
4、性能测评：
8 V! z8 z3 Q9 s, d
. d. F1 C( A3 L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。 K( p, x7 [6 I3 P/ {0 a3 U0 \: Q
0 C9 @, Q+ ~" `3 q4.1、输入特性：: s$ E+ Y* g+ f2 y% T( ]0 S. I
0 v. ?" C. d$ P3 m* P
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。 {- f m- ^/ T6 [& F6 m/ L
* k7 m% X2 \, B2 {- e7 n
表 1 待机功耗& i, s. I$ X0 z& A2 i+ F4 M) `) K
# x' j% e+ M- v! @ ]' @. e
( V! j; b+ b) m5 V O/ A7 c) T表 2 输出 100%负载下的输入特性
% p& B1 a/ n4 T! v, I* ^
2 X S0 B9 J; ]+ c& N% P1 x6 u! G5 ]: Y6 N
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）. y/ K, q2 H! S9 Y
: w+ c( L. d6 E+ ^
- T' l# ]! D) g9 Z
表 4 效率测试（PCB END）+ }1 K" ?% }3 P& @
- s' R: t; M0 h: P/ G
! _# @3 t6 b0 _' C8 ]; h3 A3 t2 a表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
" m. F Q$ W, i4 w8 h
5 b& h7 I5 v' @& y7 W7 _" H; g2 W( a7 W; [1 S
4.2、输出特性：
0 |" V4 B* Z5 S6 F" N, M" l% z2 M9 G8 L$ g. \) q8 N- ~4 {8 D
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）- O$ T% ?' w7 f# _/ O2 e8 t
, m; G& w$ h0 E3 L% n- Z! S9 {- z6 B) `
4.2.2、输出电压纹波：
) a5 ~8 c; h! v
, y! U. N, Z; [& z1 c: t注：纹波及噪声在 1.5M 22AWG 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。, S {) Q8 ]# ]
! c* X- B$ U" G' q; R8 A
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 2 e' Z: M5 Q, c' h
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
6 ]) j2 U: r! w! D! P7 ~4 y: u/ bR&N @ AC264V/60Hz,No Load
7 G8 ^) L" o# a5 o, B; IR&N @ AC264V/60Hz,100% Load
% n5 Y; u! m9 V8 ]4.3、保护功能：
$ K! ~5 j% v' O3 d# N8 l0 G7 i! o- B0 R' S/ a
以下涉及过流保护、短路保护的测试。 9 p4 g8 Y5 I+ I5 K, \
, k5 M1 v6 M( b& ~ x
4.3.1、过流保护：$ L- `( s4 {) g. `8 i
6 J7 a9 d$ r6 y( E) M4 @9 @4 V4 ^; D# q F) W# m0 y: ~# q6 \
4.3.2、短路保护：0 `( A; }$ n6 ?) d0 ~
) F' j0 ^8 O" n) J4 X5 c功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。8 b# s8 L, z0 a& K: M
4 n1 t3 e" [& Z$ |2 L r
( k6 @/ {! V0 e
2 u% o0 s3 a$ K" r0 [ a+ j! T9 ]4.4、系统温升测试* x! k5 G8 Q4 _7 s- \6 s9 A
: f8 H. W6 r' B$ G) c5 Y
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 1.5A。9 _8 S) v K0 g' _3 r
; h1 [% s+ I8 C
测试样机及配套外壳 温升测试：(℃)
* L( N) p1 ~+ n: S* _( P/ `7 N: i
: \ q* a& z" r
4.5、动态测试：
1 \$ x0 y5 G: c# @8 u0 L& U2 f: y输出动态负载电流设置为 1.5A 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。(1.5M 22AWG Cable)
) D9 Z$ c! t1 y2 F2 u1 y$ L- V( B: |8 _. n1 \; {" Y; ]: r
0 [9 w# d2 T- }# ?+ _% z1 VAC90V 5ms / S- ~4 K- _7 j7 W5 l4 F, ]
AC90V 10ms * Q! k) e# d2 \
AC264V 5ms 5 j* P6 b9 p. E. X- I% S* Z; _; j8 s
AC264V 10ms , ?# r0 g1 J6 I6 P! K
4.6、系统延时时间测试：5 P6 Z; l9 `8 z; t1 z
( {# V4 U1 ^3 f+ g- V* @
0 |% }* _7 |: a T
TON_DELAY @ AC90V，100% Load ( t5 I. B9 h0 k3 {- {5 e$ S. O0 R' N
TON_DELAY @ AC240V，100% Load ' F# |$ k8 Y8 U" q5 H& T& S/ K
THOLD_UP @ AC90V，100% Load 4 M, U* y j- {" e0 V; J
THOLD_UP @ AC240V，100% Load ! {% k) W( C. ?% k% y) c# j: l
4.7、其它重要波形测试：
' w- T) e. M9 S1 C& G
\3 Y; l. e7 H9 O" M. qDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
; c3 {% X: v' t+ l. Q5 P
) W& `& R4 w: cAC90/60Hz，100% load ' Q3 B0 _, T( S& C' h4 F: \
AC115/60Hz，100% load
$ K' Y6 b3 F* j% u, `& PAC230/50Hz，100% Load w& }" s3 d( y7 p8 d* k
AC264/50Hz，100% load 其他波形测试 4 L9 r% L! g- B' L0 o
: a0 r3 D: L. @! o7 P7 ^
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
: s/ s2 I2 ^2 T6 C. q MAC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形 / ~+ s- G2 H/ U2 R+ R- ^
5、EMI 评估测试$ `% M5 [* @% O% R# |
% \2 u. S$ w) o( [' x/ K测试条件：, J3 H+ C3 A: u) H% P" {
1 O Y* R% W1 g! G$ ]! a* f
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
1 a+ [0 d) f6 L+ J: b
& F! N$ i( J% i5 H& G) h输出负载用大功率电阻；# l1 [3 R1 ]$ S5 l
- r) d8 J# H: t$ |
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
$ q) b: f4 |# e. s: b! W) R
5 @! O- I9 r1 F7 O$ qAC120V/60Hz 传导 L 相
% W6 i0 Z7 f/ I# k) O( |AC120V/60Hz 传导 N 相 ) T$ c D3 \ L& J. X* W
AC230V/50Hz 传导 L 相 & N( ~* b5 g7 ^, z+ J
AC230V/50Hz 传导 N 相 + M$ d/ ^2 v% ~: v8 u, v- W
AC115V/60Hz 辐射测试
W |) c, B3 p2 O! D8 z: u+ YAC230V/50Hz 辐射测试 . |. i6 d6 r# R9 t r
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-8-11 10:54:55
收藏
分享
淘帖
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡