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标题: 外围器件多、电路复杂？一个有效的电源适配器解决方案 [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-5-6 16:31
标题: 外围器件多、电路复杂？一个有效的电源适配器解决方案
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-5-6 16:45 编辑 $ w% @! l# A4 n$ b3 O. _( n u
) v+ U; I' A1 e/ A* l本文，我们将介绍基于本公司主推的CR5244_5V2.4A电源适配器解决方案，就让小编带着大家了解一下吧！! h+ R* T3 B; G- k V
5 c9 l" r* }4 E$ X
01、样机介绍
' R( g. [2 |- R+ x0 H& S$ A/ \: M3 G# }" I# H9 x
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，恒压输出的工程样机，控制 IC 采用了本公司主推的CR5244。& \7 e& a4 s+ P4 V8 p- F; t
7 d5 ] j. ^+ @, ^: W3 ^: c2 B
[attach]44593[/attach][attach]44594[/attach]
CR5244_5V2.4A 工程样机示意图
( r; Z% k6 V% n( t* D0 G/ ^CR5244芯片, s' [% T5 w. b3 h2 o8 y
) T, C$ j" Z* ]! @7 C! jCR5244是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5244在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65KHz。当负载逐渐减小时， 振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在 22KHz左右。在空载和轻载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。- [ t) K7 v- m* \) U- |; x5 T- X: z
3 S7 ~# {" g$ d8 ]* Z, J特性：
8 q. d4 ?3 \( d# o
$ j; Z h- ?' O/ h: I" s● CR5244 是采用内置 600V 高压功率 MOSFET，反激式 PWM 功率开关；
6 d8 f+ k& s' z3 j6 V ) z1 T9 N; n4 |, T
● 内置软启动，减小 MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
8 u- o% L3 _- \, S ' Z8 |( l( `9 N5 p* B+ R0 t' e
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的 EMI 特性；! c, k8 ]# B. H$ P0 n' U
! r9 z$ L: `3 j
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；2 b1 `* W. p5 k4 g
5 z/ y6 K. E2 v
● 输出接18AWG 1.5米，四点平均效率：>79.94%，满足“能源之星 V2.0- VI 级能效”7 M) O5 [; t9 v# ^+ a+ L
9 @3 c8 O( z2 }$ x0 ]! d
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；9 K& z- j+ U5 ^& o5 j" l* q. C
: L1 @4 E: E1 b) i% F; N. N● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率 AC/DC 电源适配器、充电器。
) H8 \ M1 I# ?: i" w8 _5 F0 m+ ^) ?
基本应用
& A$ h/ h! [1 W! o& M0 J0 U
( G0 w2 }8 N( f3 c# r* A1 L电源适配器
8 P, b4 t Z' C" ~3 b' n* Y
9 i' E2 ?) V& n9 M6 I开放式电源
4 Q+ V) v: {8 Y0 G4 \. q+ _" y' H; ?" ~6 W
数码相机和摄像机电源
. H- H3 B( T7 J# T b% c
" @( j( }2 D, _( u% b# }电脑和服务器辅助电源: L8 U. @+ x0 O) J5 B) p5 b
) H- B9 v0 t( T& f' c; r
机顶盒电源
|/ {: M3 s2 i& N* v! d& o) [: p
掌上电脑电源& D |+ H; I3 E: @
- o" L4 o5 S( ?: r8 H引脚分布
2 I$ V$ n, ?) I! |7 E; [' [1 q9 `5 C' C# Q6 i1 g3 a0 x4 [2 Y
[attach]44595[/attach]
: K/ O! }$ B" \: ]! W/ L4 D
引脚描述$ h8 X$ X6 e7 }" {$ _
4 P) U3 ^2 p/ j. ?
[attach]44596[/attach]
: ~& g! t9 Z& ~6 z) x4 k典型应用
3 F; V: v' X6 B2 f- z% V* m' f5 V4 W3 P4 \$ w4 A2 [2 E
[attach]44597[/attach]
' `8 B5 A. D5 g5 G% X: g$ Z, c- h
该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>79.94%， 能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复”等多种保护功能；由振荡电路产生的频率抖动，可以改善EMI特性。
7 a3 @9 A; t; j F! H( U
- A1 v. k" r J- m# I, l样机的变压器，采用了EF20磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。( T% m$ Q# n+ ?+ i7 z) x
* u4 S3 {7 S n3 c. Y, k
02、样机特性& o9 y8 p6 a5 x
3 B/ i! J7 w$ d1 {/ r T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。
0 l% v1 I2 |8 O* |
: v3 \* W) U @- _$ j1 n2.1、输入特性
8 k8 b. O, e/ }, d; S[attach]44598[/attach]
9 [- m) M% T7 v6 \
& @) u0 O/ F& \8 i; R4 ?2.2、输出特性：
( H9 u' h* e+ W. I) n[attach]44599[/attach]
# Y& \% U0 b2 O0 a9 X2.3、整机参数：
. B: w0 O3 n; Y+ J2 V/ Q[attach]44600[/attach]
* S; j7 B4 \0 d
& J n2 `0 m/ P- j2.4、保护功能测试：
% b3 @* X0 N. s7 X0 f3 j, a[attach]44601[/attach]
0 d) F. F/ K6 e+ v( |6 f( i2.5、工作环境：
# ^$ L& o* z) J3 j* o* ]: ~: o[attach]44602[/attach]
& w; V8 J$ P4 Q p! O7 S: L6 F% ~% q
2.6、测试仪器
/ E j2 C; ~+ Z1 w6 N X[attach]44603[/attach]
, a H% K& l' j; y2 _( ~# b* U
03、样机结构信息
+ `$ s( W W" L2 F4 V& C
! e- U+ {4 c {- C* U/ Z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。 + L" H I. Z0 X' M. p& O/ P$ o: {
4 Y% D' V0 r# v* R5 Z, O* [3.1、电路原理图及 PCB 版图：
% f2 m {8 e' s5 @3 m3 X+ l6 T( k
+ n2 n9 \3 ~% z! i$ A( T0 \（1）原理图：
; P' g. c- x" B6 C+ E3 K& H2 ~[attach]44604[/attach]
, s% I1 { C' q3 D- D
（2）PCB版图3 d- k0 [! [9 F( D
- V" d' s: I: W( L
[attach]44608[/attach]
[attach]44609[/attach]
[attach]44610[/attach]
$ y/ u1 A" f, {
/ D) A) \/ J* H& H! N0 f3.2、变压器绕制工艺：7 o/ }* T0 {% @2 W8 [- T
* E; n8 M' q4 x" p( Q3 s（1）电路示意图：
" `0 }1 Y4 g( B3 z. C' s7 I3 h[attach]44611[/attach]
5 k/ h4 G+ i7 h e（2）规格参数：
& O. N# h: z. h3 k6 L. }7 U
6 a/ n @9 x* r N' I1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝33.5mm²；
) L9 a" ?2 y+ l' l9 B( b! I2）材质：TDK PC40 或同等材质；5 c2 N& ~8 P a; a2 J) q. w+ q
3）初级、反馈、屏蔽：2UEW 漆包线
1 Y6 p2 x4 m$ k: Z" K3 O4）次级: 三层绝缘线3 F: K4 A% W" ?2 R7 t; x
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
: D) v2 R" u6 B6）初级绕组感量Lp：2.65mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；' _2 z8 e# _' U7 H
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的±5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
- k* q$ |3 a. I8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min Q. ]* x0 p- |, S# w
9）成品要求:浸凡立水& Z# i0 |7 y5 u7 v* {
8 f9 a+ f' X: D; C) j; a
(3)、变压器参数：
! O6 C, X- j" {[attach]44612[/attach]
/ B+ p5 d, E* ?. b ?( O
（4）变压器结构图
2 Z- R9 b: `6 z& S5 I! T
3 z( o% x' I D, ~: T[attach]44613[/attach]
. C' u/ {9 ?5 Z1 a4 {. D3.3、元器件清单：
; `) Y% t1 D+ d+ B# f[attach]44614[/attach]
2 j! e) m- @# z4 A( A4 ~# D04、性能测评
$ {4 h* A) r+ ^8 c+ S7 J* x+ L' J, d: F6 w) {/ N9 {# j8 r
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。
! |7 P; ?5 K; _/ k* Y# t( x2 y# P0 i3 U/ D* l1 A: b) Z
4.1、输入特性：
9 ]8 V# J# \3 {/ W' K* S& T, X! [( p' X6 H1 h0 H+ @" G& y
本模板经过在不同的输入电压(从90VAC 到264VAC)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。2 X$ }% {6 Q3 \# ]. T& p. A0 Y4 @
7 i9 N& d, F9 }. ~# e; O! g2 j, C, t
表1 、无负载待机功耗（无假负载）：8 S$ q4 @6 Z* N9 q
[attach]44615[/attach]
, I* `$ `: } ?8 S9 p+ ~4 L5 h! W8 ?
表2、输出带18AWG 1.5米线测试100%载下的输入特性; H+ o* ~7 E1 X8 F
[attach]44616[/attach]
, D1 o; D, ^& h( S# h% j表3、输出外接18AWG 1.5米线测试的效率特性：
6 T- g$ q" Y# |0 f/ G[attach]44617[/attach]
1 y9 q! _; N- O& \表4、电源板 PCB 端口测试的效率特性
7 r: O8 F+ ]9 f+ L[attach]44618[/attach]
( @" R8 e g8 [1 D" q1 \' @4.2、输出特性：" C. l/ H Y6 A$ c1 A
+ e" E) c: p2 d- t$ ]6 [" }. V注：以下数据均为板端测试： @9 p$ a/ Y, g
( k* }# h1 D( J" K$ b2 D$ g N4 G
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
" K& l5 M* D! a9 a& }, l3 h# t& Q3 P- x
表4、线性调整率和负载调整率
' [6 B4 o1 M0 |+ Q4 _[attach]44619[/attach]
, M( x k$ r* K1 j4.2.2、输出电压纹波及噪音：% r. d( l" x2 e0 Y
/ J3 ^9 e) j# ?: j纹波及噪音由直流塞绳端（25AWG/1.5M）测得，此直流塞绳端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为 20MHz。 q3 q5 b8 t: C
# i4 w3 `) _* m- y
表5、电压纹波测试：& T0 r- D! z+ u
[attach]44620[/attach]
$ s: @9 U5 Q8 O4 r7 i4 n' I纹波噪声波形图：1 K; v0 s3 M( `( \# V
" x B: Z9 {0 E) x9 W
[attach]44622[/attach]
Fig1：R&N @ AC90V/60Hz,100% load
$ N) r# l/ x2 G0 v; c4 h- i( Y; n[attach]44623[/attach]
Fig2：R&N @ AC90V/60Hz,no load
6 H ]$ E3 w8 W/ i; B% K
[attach]44624[/attach]
Fig3：R&N @ AC264V/50Hz,100% load
) z7 l1 [0 @5 a" R; M6 n
[attach]44625[/attach]
Fig4：R&N @ AC264V/50Hz,no load
' n0 l9 W9 m8 S
4.3、保护功能：
+ v1 h) E [$ P* e* U Y) v* Y! N) w& O) }; v
以下涉及过流保护、短路保护的测试。( p' J# M# T% X1 q( @0 ]
- ^5 l8 z0 H% m, \# X$ R7 T: l4.3.1、过流保护：5 s% g# M6 D! I! O- `
[attach]44626[/attach]
! E9 v# t& o: \# W7 s
5 t# [) S, L3 G* d& g, ~4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
& S* e, }7 T P' ], Q: @[attach]44627[/attach]
! r+ w( j3 A4 l) L7 ]& P7 O; Z1 f9 e3 Q- V2 u0 }2 n
05、其它重要波形测试
5 A& E" |% R! o6 `- y. l7 l1 t/ A. R
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
( `: q X" ?' c* t2 M! @, u7 W. V* A
[attach]44628[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
/ V+ E6 l1 Z% P( s+ l- |[attach]44629[/attach]
AC115/60Hz，100% Load
2 ?0 S3 l" V. {9 ^[attach]44630[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
: y; Z5 C" z( B4 h: o2 g& C
[attach]44631[/attach]
AC264/50Hz，100% Load
' n1 t% i: I. b( [
[attach]44632[/attach]
AC115/60Hz，100% Load 启动时间=2.4s
9 ~) B/ u7 _( R4 N, W2 o
[attach]44633[/attach]
AC264/50Hz，100% Load 启动时间=980ms
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