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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
) n, k: e4 s8 Y/ M4 x% o" n+ M& h
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！
& m# |0 p# X8 y# J% L% d0 j+ S
! L; x! m& r6 W! j% U8 z- ?01、样机介绍
: a d3 I; b$ s- ^) |; K
) P; }# T0 B! y3 v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。
5 ^( _& W/ k( {- i& i( y5 r) a7 e8 q# o, j4 |3 n/ b; Y( b3 A
[attach]44593[/attach][attach]44594[/attach]
CR5244_5V2.4A 工程样机示意图
. K: K# M7 j, ]1 CCR5244芯片7 N/ x2 l' h* @& r' `# F ~- z
1 c9 H1 n; A/ _% |8 R# {CR5244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。! L A$ p. X; ?! r( I7 {+ H
* P9 b7 q5 \% ^: }' y: K% b
特性：1 b3 S( H$ X/ M7 N% q/ h
3 P2 G( \; V$ D2 q4 t● CR5244 是采用内置 600V 高压功率 MOSFET，反激式 PWM 功率开关；
! e9 h# X" y; O3 u; r6 M4 R$ ]
. P r: x1 [) i# @/ G1 q% I+ q● 内置软启动，减小 MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
3 @) a# s& ^* d/ A; m # S: t2 z% F6 B: |1 f* n
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的 EMI 特性；
4 B- g- T5 E5 B# Q: }
& j: s9 |9 D. I$ V- L● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
5 o% }' \+ B7 t1 U+ v" b: J / v) C0 K) P2 h f
● 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”$ v$ {/ k8 B0 e& l
) H( Q, f2 l: G ^. l* h; z& {
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
# Q: T4 _. t; p+ B; Y: }
; n, S4 d; z' e# L+ G6 z● 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。
+ c3 C- m; c9 c! k0 D g3 m( }0 R. R2 b0 b( i
基本应用5 Y6 O( P6 @$ I: n! ?2 x6 q
; a. V& \# [" h$ `+ c% ?
电源适配器7 A' Z* S! z# C) M
. C& x! M+ N, y# S开放式电源" @- v* I- e8 b+ K( E( U
5 l* c$ y% u7 B* T# u6 s% K( Z/ x1 R8 p
数码相机和摄像机电源/ B6 f& o/ B, ?, a8 Q
' I3 U: a$ ^) x% v+ Q# M+ ]电脑和服务器辅助电源
4 R! }" O: X, s8 U2 U0 ~
0 [4 O7 Z- Y6 r4 u3 |8 d机顶盒电源! Q; I [6 l+ D& t8 E! i/ O4 i8 B: ]# |
. e* O+ |4 A, y1 {' o- w
掌上电脑电源
7 S, H! A4 X8 |3 q
$ y) M* z. ?% |: `9 _引脚分布
J8 I% a* f) R3 u3 Z3 r7 s+ a% o+ P& H. M2 C, c; r/ f' T6 V. S3 E
[attach]44595[/attach]
/ j8 ^) \" w7 C引脚描述" T) C4 ~, i+ |. P/ G5 K
0 m) Z/ f! |+ a$ u& t- K' z
[attach]44596[/attach]
( c1 e! A! A( U3 I9 M0 q3 h
典型应用7 k# a; C6 c. O) H! r
5 s! Y, _$ M6 k# O$ N" _; T[attach]44597[/attach]
% w( B9 J+ O K
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。; P; `8 d* d" x p$ M/ O
' j- v+ J* H+ n& ?) J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。3 L& C" Q# w: z
7 Z1 f; j* @; [02、样机特性' R! Z; q" |! m+ Y% A% Y8 z! l
& h' X- `! E$ D4 H# a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。3 h4 W& C0 U9 ]+ R
: [' u1 F. K. C# z
2.1、输入特性
. G) C0 S8 {; j T8 y[attach]44598[/attach]
- Z; Y, D* B4 i: H$ T3 `8 H1 r2 H9 }: L0 ]6 q- E: q5 a- `
2.2、输出特性：8 W1 w/ k; q; b# G/ v6 O2 C1 Y9 B, e
[attach]44599[/attach]
( N7 p1 T: x8 U2.3、整机参数：
3 p8 u1 K. q! [& c' Y[attach]44600[/attach]
: E: j( w d2 p! v3 D, N' |
1 c- [" A) z- v5 V# G4 }2.4、保护功能测试：
9 M2 c! K ]$ b: ^$ y! k3 h2 i0 ]: `[attach]44601[/attach]
' Z, r7 m% m8 d) W2.5、工作环境：4 `0 ?4 K6 s' z0 b; n' R9 ?
[attach]44602[/attach]
$ |4 B: i2 Y( p" P0 U5 y7 \+ m
1 b$ ~, u7 F5 s2 w2.6、测试仪器* e/ Q. t f3 y' R5 e& n2 k* O
[attach]44603[/attach]
5 Q t; i" g) h# O$ b, K
03、样机结构信息
# z6 a; @: `3 r: P( u" k d. E o! d) C3 p
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。
" }* n! B& _( j$ n- p6 l# M
1 q: L/ R* _* n/ L( X' U+ H6 r3.1、电路原理图及 PCB 版图：
% h! ]7 o& k+ _% @: w7 I: r) m5 S' o4 l6 l7 e
（1）原理图：
; K' j9 ^; x+ s8 D6 K+ v2 N[attach]44604[/attach]
( z$ c) N- d7 M) v/ F
（2）PCB版图
) g+ R+ d( Y5 w2 F" c( z( n7 g0 s9 m q* u
[attach]44608[/attach]
[attach]44609[/attach]
[attach]44610[/attach]
# W% j" w& m$ _6 f% A
; [3 I! l4 [- X9 r- B4 G8 u* O) r# e
3.2、变压器绕制工艺：+ o; i1 y7 N) f2 X1 ~( D
& A8 G$ U5 F9 c' x G/ ^" E（1）电路示意图：) n/ ?6 O( C- t& c
[attach]44611[/attach]
. T' a/ P! C: o, y
（2）规格参数：, x* }% t! m6 Q/ t* q
& v3 P. x x9 W. \; A7 u
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝33.5mm²；* ]! t* P' g" o' i( Q7 M8 ~' E& R
2）材质：TDK PC40 或同等材质；3 G" {% @+ h0 J% A
3）初级、反馈、屏蔽：2UEW 漆包线
3 y# V8 l9 A( j# \4）次级: 三层绝缘线
! ^' F2 k( U4 P5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质+ ?- h( f# _2 R- ]0 d L8 j
6）初级绕组感量Lp：2.65mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
6 ^# y( V! w2 g, ]5 O1 o+ S3 U9 c7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的±5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
% H& W7 c, q6 Z9 k0 p8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
# B& n2 p2 S6 J& S2 A9）成品要求:浸凡立水
0 O/ w/ R, A( \& g
/ b3 d2 v5 J+ j9 w) }(3)、变压器参数：" H. A; X/ c8 Q$ c
[attach]44612[/attach]
" c/ J# K [( U2 d3 ]0 G
（4）变压器结构图
! ?6 p3 [% ^% A/ R- n ^0 N. N' s7 _; d" H# F9 y
[attach]44613[/attach]
1 t. J; s1 m' v# e+ n
3.3、元器件清单：
1 _. N+ N- _1 y0 f1 x[attach]44614[/attach]
: k" D! K" V3 v" [; ?) F, f2 i04、性能测评3 h* X3 T. p# U
" p2 a: y' i `, m4 d: f/ }! w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。
% n2 f! H) z) Y4 U$ O2 Q% {! B- P3 }' z
4.1、输入特性：: {) o m# h1 B
9 V3 Y7 z: W; K% |0 w3 v
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。. O4 T% p" y+ X2 M! O+ x3 Z
" b8 q; U% ?7 G+ v; s表1 、无负载待机功耗（无假负载）：
# {: _2 a2 q/ f* @% ]- c[attach]44615[/attach]
0 G w+ z- U$ C8 A! @$ u
0 e& g% m5 j7 X+ k1 @
表2、输出带18AWG 1.5米线测试100%载下的输入特性3 O) {; E% ?! \; t
[attach]44616[/attach]
% [6 P: y! C" C, S
表3、输出外接18AWG 1.5米线测试的效率特性：9 h& R6 P/ F; \# G6 {
[attach]44617[/attach]
1 o& I& d1 T4 w$ ^% d8 a
表4、电源板 PCB 端口测试的效率特性
% B+ K. q8 h: g& M2 h8 d& p[attach]44618[/attach]
5 ^ g8 F. O# C4.2、输出特性：& K7 V% u) @6 {4 M# F) U
/ h1 C+ Q% E& B2 c" U9 K注：以下数据均为板端测试：
* E, W ^: E5 {. A+ K' c# ?9 ^& ~2 E0 I0 Q
4.2.1、线性调整率和负载调整率：5 d8 L/ A2 S: \0 Y# b
0 W4 G6 P8 X5 `" H$ b表4、线性调整率和负载调整率
& o) \7 w2 @3 g! y[attach]44619[/attach]
! F1 t/ l! u0 c0 h5 x! O6 U4.2.2、输出电压纹波及噪音：# D8 X" s2 r2 {- X' _' x
: q* |" _2 ^7 O$ B0 M3 ~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。
e! b6 l2 ?3 r
$ Z0 ^0 C+ H, o. }表5、电压纹波测试：0 e, ?: c9 \' {2 r2 V+ T D
[attach]44620[/attach]
/ l5 h, _" K. G9 y* K$ `
纹波噪声波形图：
0 M& v" c( K! e
2 o( a6 X2 C# A* g5 l/ P[attach]44622[/attach]
Fig1：R&N @ AC90V/60Hz,100% load
, p; y% G5 \, r D( K" W; j
[attach]44623[/attach]
Fig2：R&N @ AC90V/60Hz,no load
# \! |9 H: Y9 d# F[attach]44624[/attach]
Fig3：R&N @ AC264V/50Hz,100% load
9 x+ p+ C) D9 g& n
[attach]44625[/attach]
Fig4：R&N @ AC264V/50Hz,no load
* R( |2 ^7 m( U. O {$ `' X/ q6 e/ n4.3、保护功能：
% f3 e8 y2 K" J! q( N) {, H( O9 Y) f0 G
以下涉及过流保护、短路保护的测试。" p0 t, z+ B/ a8 I9 `5 S8 ]
/ n. v9 A* p: g4.3.1、过流保护：
1 w5 {8 }0 D1 I8 V' U @8 X k[attach]44626[/attach]
; L/ B# Z8 u+ D4 E
5 H, a. }+ Y5 d, h" e
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
: E3 s/ e @( P) |" b' l[attach]44627[/attach]
; ~4 d4 y2 `$ T( `" u" p& T6 x5 a/ k
05、其它重要波形测试) ]* f0 k; f# `/ k1 R# ?% M
* [8 X9 j8 }5 U: t4 N
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：/ i) ]9 Z+ n# V* `4 D. ?
9 U- V+ q; o5 H
[attach]44628[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
( X- N) C+ H& @; y' o
[attach]44629[/attach]
AC115/60Hz，100% Load
- ^" O/ d9 I! U# i, n9 j. A A
[attach]44630[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
- Q5 r0 P" y' e+ |9 ~+ l[attach]44631[/attach]
AC264/50Hz，100% Load
! D# v& D1 R& g/ X0 N& ][attach]44632[/attach]
AC115/60Hz，100% Load 启动时间=2.4s
+ v2 c* W/ ]1 Z- W7 d) Z( m
[attach]44633[/attach]
AC264/50Hz，100% Load 启动时间=980ms
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