本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑 ! D% O' s0 O& w3 o0 A2 L
r0 ]# s, G7 C. R
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。/ d# a6 `8 p5 F( B
- q* d* h9 S u2 C3 O& b, 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。
( q6 e4 a; i' \3 c- K. w# L" q
& [% d4 X9 s, _. O1、样机介绍：. q& z2 G: m! Q* Y$ L) f& J5 r
! V4 ?2 d" }1 r( Q% O7 ?
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。
Z9 Y' T6 ^9 {9 y1 P/ ]# D3 i# l& j# w. p
) V1 U) r8 z$ p" G( V6 h9 A0 P; L; n. H
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图 ( c2 E8 g$ U0 n% q8 l
CR5149TJ芯片5 }: Z: l2 F; S9 |5 s& |; q" V/ E
: N' ~. T/ l% ^& L0 d0 R* F
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。
' c& U! p4 p* M8 C' [+ a6 E* n# |1 Q. N
特性! N$ \& a9 [; W/ l6 w
" v- V" X$ u( }/ C8 x
● 较低的启动电流 (大约3μA)
& T6 s% a3 ^ J8 I5 M7 d \8 \! {3 g( X" ~. Q+ k) p0 ~4 r
● 全电压范围待机低于75mW- w, p! r3 N6 f1 k- O
7 h( I, C; P* P. q4 M2 w
● 满足六级能效标准6 L& G- F2 P' I1 Q1 ?( i
# q( h. F2 L S9 U: l3 l
● 内置软启动减少MOSFET应力
. D' l1 N7 z" z' y9 @) e$ t. `5 s. X/ A! u# i9 [# M7 `& T" Z8 l
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡) ~5 R; c. m- a( `% C$ N
$ A! E9 G* X& a" t7 ]
● 内建频率抖动功能，降低EMI
1 t8 j& ^: p- N! W" R& w# f& g# R
1 ]. f) a1 ^* L/ T● 内置65kHz开关频率- a) ]. p% A& w ^" v9 h: @
" v% i: ], z. X9 ?% O
● 轻载降低工作频率
- |# s0 ?# I4 g8 p5 T& i& u9 T, d! x8 y9 t: m
● VDD宽工作范围
, Q0 q8 F* A9 S& }! o, l' S, _$ p! {! x6 V# o9 M& }
● VDD过压保护功能0 q' g- @/ o" c. a
/ N; i$ o3 G% |, b8 V p. J% Z
● 内置前沿消隐电路4 g% x3 J9 n' l3 u) Q: K
1 _' N- E& X7 x0 V1 M0 s+ {3 x
● 逐周期过流保护: _- O, T4 V+ |
5 N' \- ]" ]( E
● 内置过温保护8 C9 |7 x' D9 X* e$ F
, Z" h% L" g: B' A' q/ W● 过载保护
9 Z3 v' E8 X3 [9 l7 p5 ]9 C1 a/ V; D
4 `# D) d3 _4 }* a# l- |: m; A● DIP-8L绿色封装& A) O/ P/ y2 W) x4 i
S6 t; V1 X5 q2 D; p% S6 `/ |基本应用$ N0 F3 J* i& @/ t2 ~
# @" C- x$ C+ V5 M+ E
● 电源适配器9 A7 V( l! k: |" Z
/ r0 W+ `: O) u/ P( d; \2 Z2 A9 k. V● 机顶盒电源) G0 o- Z6 _; j; K& G
- Q; Y, u! {2 F4 L9 `
● 充电器& r2 {/ Z: b B% t7 [3 z/ H: e
) v- R/ \( _2 Q. C/ I& A, Y+ a● 存储设备电源' |4 w+ j1 p1 v- E% ]3 R$ l0 n: o0 R0 ?
" Q, o) t1 U0 T; M g/ s- z
典型应用
9 z: T" |5 Q0 [: ?7 c1 ^0 k& R3 v1 g7 U4 `' ]) s( {
9 ?& b: @& H6 v; p" @- J2 u
管脚排列, P* V, C8 m$ l, {- W7 Z
管脚描述 h. _7 v0 D3 K4 T) @) {' P
0 q* t( Z) u: n; y' _. j
; }* K) i0 l) l8 S8 `6 r7 [4 c) ^3 j$ b- R0 Z; Q
样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为70mW；全电压输入时平均效率>86%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的 “COC_V5_T2” 能效标准。
: r# Z" ?7 _: j$ O: I- N; k
( z) t* Y" v5 G样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
/ c: F0 J) \) s4 Y2 T8 ^ D( F0 g/ v; O0 e5 [, z% l1 T8 T
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。
9 |( j& p: z% m
% ~& v6 g3 p" B2、样机特性：" N k! s" {$ a. t- X
1 H$ r8 C/ y0 X0 d& i7 p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。6 C! o! G1 B; X, j1 }6 g( [
5 i& c/ w7 `: M( e O0 `2 g
2.1、输入特性：: y+ h5 e7 }5 P
( w+ V* U) G$ g' n
2.2、输出特性(PCB END)：" [( w/ {3 N5 U
0 ?7 k$ i9 W: i3 m- b. n% z( U
- D3 `) @0 Q3 W* f0 d* O9 ^2.3、整机参数：$ x; }" p4 {; W( X& @; r- {9 G; ~ a( G
& e) {) D- f& m2 u- T
" q k6 |- L/ G- T5 {2.4、保护功能测试：- c; e. ~9 j7 M$ N
6 \" o. {; P/ k/ R) M
; y7 I8 b8 _, C5 D+ ^% ~2.5、工作环境：
' J2 _; j& z- q: |# [
( l/ s9 d+ M8 T2.6、测试仪器：* |6 V+ h3 x: Y+ q5 O9 n5 V
7 x* e% E4 O% p* s
# V4 w7 q4 L8 E' i) {
3、样机结构信息：
% o/ x" C$ V. S8 ^1 B3 ~1 x
# {5 h1 y$ B, i' |+ e* ?# u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。; r# ^8 a2 U$ ~: Z: H$ Q4 M
' F7 j* o" P+ y0 r" J L; H3.1、电路原理图及 BOM：
8 w' H( z( H* w
) H- G9 @! v% n4 l. y3.1.1 原理图：
" e4 C1 U8 `6 v9 e! c. b$ `
2 |1 }& N- R; R' F( `
+ d2 J( g% l5 t( y5 m$ S3.1.2、元器件清单：3 V9 t; C2 V6 w' j
1 ~9 s9 \/ L6 `4 y6 \( S7 W$ ~! r8 g7 f' Y
3.1.3、PCB 布局&布线：! J; {3 S" y8 P( e, H$ K4 B
{$ ^* Y3 F6 |) k0 D# i" ^
PCB 顶层布局 0 ], k* n) F5 ^7 M' ]4 [( X( L
PCB 底层布局 . ]; L6 M. R" z+ w) d" q2 |6 h
PCB 底层布线 y5 D* R9 R8 I+ M! @
3.2、变压器绕制工艺：
1 \4 s/ O$ r4 p7 Q' U* R$ r% X b4 s# u4 X5 Y _5 S' V
3.2.1、电路示意图：0 u, o7 B; r! m
$ ?6 D+ C9 x" }' D% `. w- G4 H* a* I- C; z" d
3.2.2、规格参数：( I! k& r5 P+ K ?1 P$ y2 E
* O' @: g# B7 n& ~/ j
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²； 1 Q( P5 {& I. `2 W- Z
' L: a0 d6 {, H8 N* \' T7 u2）材质：TDK PC40 或同等材质；
: s/ V* ]( @( f* P+ C
3 d7 i2 c# W' Y3 x3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线； - h5 K! g% H3 l8 l4 x* C; |
) b' S1 }% ^& |4 z
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
4 l/ }( F- `) G* L1 ?
; {9 e0 I+ R$ ^+ K5）绝缘胶带:3M900 或同等材质； & z" K; A' q3 r: H
2 z, n1 d$ W: H( \" c
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
- t& I, N; b6 }& @$ J
% Z- ~: W* ?- A2 z2 I: C4 i. l0 }$ c7）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）)；
* r5 {6 V" g8 V r% m7 m$ t+ a1 U6 u# |- t5 S# Q$ F3 N- [3 a
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min； 6 j% T% Q0 }5 L; b
% F Q( {) E' f, Z9）成品要求:浸凡立水；
5 {, n6 x/ I/ R
# b: O" M3 g8 r- l3.2.3、变压器参数:
- s0 V5 ~0 c. L" m, f
( L, x$ @8 T! W' U- P$ | y M) [0 G1 J$ T( N: L; L% I5 k
3.2.4、变压器结构图：3 D7 P; b6 @6 n1 d# y
! r8 ~* p9 |3 v1 p( x* o: Z1 t4 P$ c
4、性能测评：
7 `6 {: ]) i# G$ ]
4 U5 Y* x, S* s! j4 M) D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。' h" ` ]$ X, w" I! L. l3 i6 x
+ f" U9 ?" I) @' D V
4.1、输入特性：, |* B/ V- w+ e9 k: ~
+ V& u/ Q) g2 R& d+ e! z! Z
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。
# l2 W$ i* W2 S& O2 q8 L
" P: W- z; f7 m6 j8 p0 v表 1 待机功耗
6 T2 V2 u0 e1 Y4 ~% k' w# X
+ L) O o& x. h$ Q+ F6 V7 i: a* R& a5 @1 b, U
表 2 输出 100%负载下的输入特性
_( p0 j* R& a, ]$ g" D* i2 k& g2 p5 Q5 s5 v+ J- |7 r0 ? A
" T0 B8 ^6 X, G- ?" |8 Y2 I/ D# F
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
, N5 J# a: g9 J7 h$ U( ~
- h9 u) _9 m. r7 b5 m2 K R f
/ j. C' M$ S: \: o0 M表 4 效率测试（PCB END）, b$ [8 x. t8 [* _2 C
# i( N0 H, ?6 _8 y. X4 @7 q
: _9 P, }6 e: L( Y+ G, { H+ F/ J: p表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）; b2 g/ _( `3 f3 T/ x; r
0 i# q5 v* e0 t
, t+ L+ }7 F& L: {
4.2、输出特性：
+ }$ C, H! u$ j2 S' O
+ ]- w6 M% F9 c( G% q' Y8 c4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）) i" j$ p; U, e; C- n
# r7 y0 I* P9 [; g, N
% i' @9 d1 a8 U$ U( r: z6 D" `9 b4.2.2、输出电压纹波：
9 Q& U% ]8 ~; Z6 n- m. V: v
8 W5 n7 ]5 E4 R- b% y( D7 x$ |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。
" D7 f; V+ c. e% Z' v
' e7 Z9 ~: q& S# LR&N @ AC90V/60Hz,No Load
3 J' s& b' H4 {/ H- p" j; jR&N @ AC90V/60Hz,100% Load ~, i& i# U7 f: o
R&N @ AC264V/60Hz,No Load ' k. W0 _3 L( G9 [/ A, I
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load 6 Z8 i! R m* n0 K) M4 E$ ]. g# i
4.3、保护功能：
4 v5 d3 T3 u2 k+ ?+ F) h# z/ R2 J0 {- l
以下涉及过流保护、短路保护的测试。 2 g! ~1 ]3 \2 o
( x0 i" r! o2 r; S3 r; X
4.3.1、过流保护：
! A; y9 Q- ]5 a% A8 a7 o6 T% J3 Y5 X' q
8 u! x+ V# G. G$ b4.3.2、短路保护：* y4 d, }( _! L
. h% I! ^# f0 L8 u# D; U功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。' o2 e* [; {8 b
/ }3 N d8 r8 U _
0 e2 a. Q+ g! E0 H: F5 n' E7 [% ^4 \8 T' e8 [% n- {4 N* }% [* H
4.4、系统温升测试
* o# m2 S' `/ H) v# ~( q* w/ l1 |: R$ [- S. T2 K) l3 n
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。
2 h+ V j# c: a, n n% T
* o2 ?* i- g# n! e$ \测试样机及配套外壳 温升测试：(℃) b* E: M: f3 j1 D) _; p; e
0 E; O) H w3 k6 j! I
0 N; {) E: D* I4 V4.5、动态测试：
7 ^( f7 E, {1 j! D. j! 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)
' u4 E: N0 U0 Z
! p$ W! j$ W3 p$ r' y* u% c. K* q, w9 d4 S% p: E/ F# e
AC90V 5ms * t, Y y! L. e& a1 v
AC90V 10ms
" I* N A" l) Q& X( @AC264V 5ms / w" v; i+ [* Y3 k7 I
AC264V 10ms
& j4 }0 q, s1 y& j# _4 O4.6、系统延时时间测试：
3 `( `7 \$ f1 J$ H
! w5 X) G- w s- G3 m# W3 ?
/ o& Q' I: N: k' o$ LTON_DELAY @ AC90V，100% Load * [: |6 X* c2 t; c4 x/ T
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
; ~/ Z: m! t. s. z1 |$ kTHOLD_UP @ AC90V，100% Load 2 ]: S6 [! b! t1 q" T
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
$ q* r2 [/ d( [5 d+ r6 H4.7、其它重要波形测试：9 a2 j. e8 m- A
" }% s! M" h" @. s, c/ D: PDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：7 x" [$ e2 f' o' h: @: {
( a9 U7 g0 u, ]( |: r+ u0 o6 B5 j4 kAC90/60Hz，100% load # Q3 b7 J9 h" x# c
AC115/60Hz，100% load 8 r0 t& M% X2 x4 p% m) q
AC230/50Hz，100% Load
* W/ O/ M( W8 O( ^+ BAC264/50Hz，100% load 其他波形测试 - b6 u( q: j. S4 g4 C# W$ n8 K m* |
' j- o& X7 @& E7 }8 | DAC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
' l5 S( p8 F! \, b9 GAC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
2 j l# m* V9 l) h8 N5、EMI 评估测试8 B- L `( l9 F. Q1 T
# @/ z8 j" e3 H
测试条件： O. K3 N" Q& ^9 B( D
6 ^' x$ h" T& h( S7 U; c8 H
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
- N) Z% L1 ]4 J, y7 G
( B9 v3 Z* V. D/ H输出负载用大功率电阻；
: \. J! p# x" a7 n5 {) N# L/ y7 [; l
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）3 l& G5 c9 d6 C6 P
4 ~5 n1 m ~" b5 K; B4 \
AC120V/60Hz 传导 L 相
9 @: n5 ~! f" H- ~! C) n* VAC120V/60Hz 传导 N 相
' D/ z; o7 F1 yAC230V/50Hz 传导 L 相 8 f4 z6 j# l% P, k. x/ [; i
AC230V/50Hz 传导 N 相
! Z! b: C& Z3 O: l0 sAC115V/60Hz 辐射测试 8 b, F- _- O" o1 `; u/ {
AC230V/50Hz 辐射测试 3 J5 u* G$ j; B8 W# c; u
|
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