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标题: 18W电源适配器低成本、高稳定性太难？你就差这个方案了 [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-6-16 10:48
标题: 18W电源适配器低成本、高稳定性太难？你就差这个方案了
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-6-16 11:03 编辑
6 [. b& g3 n7 ?* g K3 D
( ?) E: L C+ b$ [0 [. ]' o在之前的文章，我们给大家介绍了基于本公司主推的CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。本文，我们将给大家介绍下基于本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L_9V2A电源适配器解决方案。4 S$ [* s7 ^8 |, F) }. R" i
3 d* e! W& `1 t
01、样机介绍* Z2 _2 C1 O( g+ w( m
$ F4 `9 W5 {* r# |4 n ^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18W，恒压恒流输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L。: }2 J8 B6 P. V2 @- ^! }: k
5 Y5 n& `/ }3 x. e3 Q
[attach]45178[/attach]
[attach]45179[/attach]
CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图
2 ~( G- a- L w. \7 p I+ R
CR5269SSJ
0 a1 K, Q) S& B4 X2 M* l6 ]0 p! H9 W( Q5 ^0 v
CR5269SSJ是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSJ集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSJ可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSJ中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。
. s; C5 G5 V4 S6 B6 R- B" F3 u- P
5 O8 k1 @8 z/ A/ z% [芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。
; W) e s4 g7 y$ b S; z9 @2 v/ O b* `9 x; R/ r0 X$ W
CR5269SSJ集成了多种功能和保护特性，包括欠压锁定（UVLO），VDD过压保护（OVP），软启动，过温保护（OTP），逐周期电流限制（OCP），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。) `9 p) D* A% m7 A( t) a t. o
/ o0 P9 i( Z) x+ x
芯片特性: m5 p# c7 C c# w i0 b
: [8 `' n( z6 W/ P& R
● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；) J% T4 v/ |* c9 m1 `* `
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；9 y& d4 s6 n) Q: B* W
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；% t" L. c. m6 ^& E
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；+ D( K& v M$ @. ^, C; R" o
● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”! Q) P! w/ d X$ A' M* `3 a
● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；% B9 F7 k( y& D. R, S! j& N+ c |$ E
● 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。
! g' C& F- \" j8 Q2 C+ G' F5 a& O" S. L8 W4 n
基本应用8 w- N' W6 \8 K
! y* [5 g! G5 l# F6 c- G1 h( k● 电源适配器9 F1 k9 w: k$ z! P3 k0 W- _. T
● 开放式电源
, N4 G* h" }& [4 k" i; C/ B B7 z● 数码相机和摄像机电源6 J( Z, J- i1 _( [, [
● 电脑和服务器辅助电源
' S0 y* Q( o; z# ]; a, G● 机顶盒电源3 q# ]3 \6 w/ w3 D; T5 X y3 c
● 掌上电脑电源
9 H& C- ` D! P N! ~+ c* m* _6 Y3 s6 T0 J' h
引脚分布+ r8 F, G- g4 s" g( e5 D: h# b
+ |( B; r, _* l& ?, L
[attach]45180[/attach]
+ k$ [+ }# b1 ]2 p$ l引脚描述
" D1 h1 v2 k/ g7 R
- n$ A% q" E0 A3 D[attach]45181[/attach]
- x5 s8 T) G+ v! v* S$ s, f
典型应用
6 E' F& A' e& ]% ` _* M
E" [& K" `. L7 F- f( r4 M- i[attach]45182[/attach]
CR3017L芯片特性：
& r& x! Y% t9 @! Z: O0 w9 i; \
8 O0 ^ R' t) q● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流' I9 B3 |& P$ d
● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
3 t, b& J3 D% I* J● 外围电路精简，SOP-8L绿色封装封装 ，可自供电，无需辅助绕组供电。9 S- _+ J9 d6 ^2 C3 |# ?9 a
& x! b) M# K" ?; V" H5 Q* T. p
样机PCBA尺寸：66*39*22mm( L*W*H),是一款全电压实现9V2A输出的电源适配器。AC100V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时平均效率>86.5%；能够满足最严格的 “COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。
& B$ q# V% Y( _7 k6 s3 q6 {- m; V7 A+ d; p% y9 g
样机具有良好的动态负载能力，良好的恒压输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。5 `# z2 \# t1 I$ Z$ o7 S
* U8 x' m1 A# O) O
样机的变压器，采用了EE19W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。8 Y+ b( x4 t$ p; D% T0 c: ^
4 A7 w3 E3 U# X4 I
02、样机特性5 m- \1 J' L1 x6 `
- Z8 U! I/ c2 L& [, z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 }- J2 V7 ~- K2 }: H5 s6 q
T, j+ V' c8 i( c9 S! J0 C, u/ _5 z2 i
2.1、输入特性：( R/ t1 r* t4 N: I/ s) Q) O
[attach]45183[/attach]
! K0 J) M2 [9 v4 m4 c' M1 a, V2 `+ u7 {. o# a& r) D* r
2.2、输出特性(线端)：! g, i- ~3 [: J* D6 }. K" y
[attach]45184[/attach]
8 S9 i6 `- A, b5 d: u8 V; m
2.3、整机参数：
& u$ O) ~! f2 b3 z. r9 ]! d- i[attach]45185[/attach]
! b, s3 y- Y# R5 H) V6 G) G7 m' w6 H3 `% D9 T% W
2.4、保护功能测试：
, M7 V; k- Z2 c+ W[attach]45186[/attach]
+ E7 Y2 E2 f L4 p4 E
2.5、工作环境：$ e, X. l7 H5 S2 w: |: a
[attach]45187[/attach]
4 i4 d. y9 Y9 h- M! M% m
2.6、测试仪器：
# [' I5 a9 k4 j[attach]45188[/attach]
/ B9 o) ]3 Z( k3 u! a2 e
03、样机结构信息0 J. Y3 Z& E8 d0 a5 K7 e3 U7 r
# M' h& [1 ~ G8 s0 W- ~6 z; c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。
! m+ L$ I4 ~/ J- U3 q, d0 z! c7 ^' G( R6 v9 _
3.1、电路原理图及BOM：
0 V% D. Y: h8 Q) B" K) ]0 i
( g+ i' O: r% ^* D B3.1.1、原理图：
! Z/ {& Z. K. h! `1 A& _
# J, d1 m' ^* M a4 R Q& c[attach]45189[/attach]
3.1.2、元器件清单：
+ v$ E8 ^9 Q7 k+ x5 O: G2 U3 ~' q, z* t
[attach]45190[/attach]
1 U. T h! M! h/ q6 i
3.1.3、PCB 布局&布线：
2 G) ]6 i x8 N2 N7 Q
6 c+ @, p7 ]/ Q+ w6 s& U[attach]45191[/attach]
PCB 顶层布局
! Y3 A0 B# W }* [; ?7 v[attach]45192[/attach]
PCB 底层布局&布线
r1 e: Y- k9 b; K F3.2、变压器绕制工艺：& A! r! q$ V% c# q0 i3 J- N% R
/ z2 u: q& i! u- j9 D/ u
3.2.1 电路示意图：8 i0 r; g* V4 P ]8 a0 t
[attach]45193[/attach]
0 s' x5 e' U* N2 L3 U9 B- P) B3.2.2、规格参数：
- m6 `9 [. _# U/ s9 Y4 r
1 I8 S9 Y1 f( ?1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；. I. v! G- ?9 ~% U4 W. o
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
% i* u+ p- e. U9 e( G3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
4 j, {% l4 n8 r4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地1 \: [% k/ F m% M
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；; `% f& v* z0 B# h) {6 F% Z
6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；1 e1 h5 p9 M0 F- V
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）)；% _( E6 v3 @1 L
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- ?7 f$ T; {- d9）成品要求:浸凡立水；
& H5 N/ a1 n. m( ]6 {0 l9 r( a% c) i, j) i% K
3.2.3 变压器参数：# ~% S& j# n4 S) d
9 U: U) g4 P; u2 ^3 ]' l6 O
[attach]45194[/attach]
9 e* ~" N( K* ]: ^3.2.4、变压器结构图：
% S5 c% \& z5 l) p$ t: E4 R/ ~) T/ i) A. ~. U3 t- W; h8 ^- o4 J) q
[attach]45195[/attach]
04、性能测评# \6 u- v; |. j9 v, W" R
# z8 h& |! O$ P v% N, T, {4 }
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。! Y$ b$ H# o4 ~/ z* B; G
1 z) e- p( p+ M1 O/ T4.1、输入特性：
) \" ]9 \" N' Q V$ m# f, S' Q3 w( b- V3 U9 R
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。: O6 Y2 |4 R# V4 s2 y5 W
) z( x( h, d4 [: ]. W+ M8 _ y) k: ^
表1待机功耗2 k/ Y/ i+ L4 D# C h
[attach]45196[/attach]
& B7 X9 E! u8 m表2 输出100%负载下的输入特性# A6 {1 v! {* u1 I9 T+ n
[attach]45197[/attach]
& y5 S( s" o& A& `2 b1 b& A& Y2 U( }9 W
表3效率测试（PCB 端）
/ ?. z, g* t- s[attach]45198[/attach]
- l9 U. u0 K' L5 f! W; u" V表4效率测试（20AWG 1.6m线端）0 O, p4 h% c7 Y/ Y7 ?$ `6 g
[attach]45199[/attach]
, t: ?( S, _/ {" t. U) ^8 {9 @
表5能效等级评估（线端）8 [% [4 m- p$ ]: x' _
[attach]45200[/attach]
( O# C" Z! w! h a4.2、输出特性：
& D8 w* z" |: |
( x2 I, A! K/ P2 e6 {3 C- @4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
5 r) ]( ~8 }9 K+ g7 C* x+ t# n: M5 k[attach]45201[/attach]
" _, U' p& X& Y+ d+ H4.2.2、输出电压纹波：
2 v6 r5 k$ \& ~, S$ u# `6 C* }# r! E0 O
注：纹波及噪声在PCB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。
2 h- R2 m" y, r9 F2 r/ I[attach]45202[/attach]
" [, m+ e0 g' a: ?, y[attach]45203[/attach]
R&N @ AC100V/60Hz,No Load
! {" x- O' t8 Y+ G. }& [[attach]45204[/attach]
R&N @ AC100V/60Hz,100% Load
. \1 S8 x/ [ A+ c$ {/ f- c
[attach]45205[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
3 `( C' F5 h, b; E. W
[attach]45206[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
, f. D, m5 L0 |- w
4.3、保护功能：, j5 V3 j0 A3 g: u+ h
2 G' h7 J! l; j7 }+ {5 T# S$ r
以下涉及过流保护、短路保护的测试。: ]4 b7 q f# p- A
. W% C$ r$ D* Q0 q9 @. L4 d4.3.1、过流保护：
3 \# L( U/ d+ ?: ~[attach]45207[/attach]
7 f. w% ~3 ~4 V. w
4.3.2、短路保护：
. g2 V1 y1 z; H1 N' O. T# e! w: s4 L" \( X; D
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。0 s5 F$ p, q3 k, E# w: c" P
[attach]45208[/attach]
8 b$ R' W3 e# D+ Q
4.4、系统温升测试& L! b- w8 @" O6 m: o, D1 W
, }( Q- |) f" `( R8 {! {) A本项测试评估成品样机（含配套塑料外壳）在40℃环境温度下长时间工作CR5269SSJ+CR3017L温升值。测试条件：输出电流2A。% g/ k4 Y5 R7 E! w0 n
0 C' E7 h1 _" c
[attach]45209[/attach]
测试样机及配套外壳
) f4 _7 `1 E$ l& e L
[attach]45210[/attach]
% {3 m0 A' R' d: B. l' W. a4.5、动态测试：& {7 S+ l; F8 l. f2 F6 @
& D% f1 c+ Z. o$ h, X) j输出动态负载电流设置为2A持续5ms/10ms，然后为0A持续5ms/10ms并持续循环，输出带线1.5m测试。
4 A+ c0 N: T4 [+ R K: }* X- u5 @3 b9 r$ x9 t( p$ m
[attach]45211[/attach]
[attach]45212[/attach]
AC100V 5ms
, Q7 B d* z% h& W# N1 R[attach]45213[/attach]
AC100V 10ms
. P/ E: ]1 ?: i1 ^
[attach]45214[/attach]
AC240V 5ms
4 @ V3 y2 \: ?[attach]45215[/attach]
AC240V 10ms
+ `% [" Q; D& r! n6 a
4.6、系统延时时间测试：) P7 ]% T! Z' L- Q+ V
$ o' L$ [ w, b9 `; Y0 S; E( W[attach]45216[/attach]
6 I; ?) ^* j$ i r[attach]45217[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
1 q% \$ y3 \! }& V3 N: ]& g
[attach]45218[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
3 p k/ ~3 r7 \) W8 U$ g! M
[attach]45219[/attach]
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
- \2 x- x: q# Z# K4 b5 ^4 Q
[attach]45220[/attach]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
4 U! y n8 F, \: z, ^4 y! j4 }4.7、其它重要波形测试：
" |: v/ _. r" U+ b, V" F% ~
. u; }3 c9 j# d w$ v9 XDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
' R' X$ t5 [, }3 F! m, }6 `
" S4 W% s! I+ }% O4 f. b[attach]45221[/attach]
AC90/60Hz，100% load
. g0 Z# W( } W% Y1 S+ P[attach]45222[/attach]
AC115/60Hz，100% load
) {+ i f4 u3 c7 | w" W9 I
[attach]45223[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
' m C# C% ~# Z8 H! Z[attach]45224[/attach]
AC264/50Hz，100% load
" |. A+ y! N/ [( M; n4 B" _
其他波形测试
7 I7 V* p: u) Q1 J7 X8 @+ K, |2 [3 L/ f. j$ Z* y! b7 I# V
[attach]45225[/attach]
AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力
8 G) `8 N2 c- A* }) Z; V[attach]45226[/attach]
AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力
k' ]$ _) u/ Y5 j2 ]: U) F! `
05、EMI评估测试
# m% I) o8 h' P3 p3 }) z W w& d( e/ u1 G$ @3 J1 s1 K0 A( l
测试条件：
" V& p% q+ e: F3 [" ~输入：AC115V/230V/50Hz；) c5 {- s, w5 S1 h- |/ u
输出负载：使用大功率电阻；0 @9 \, z2 E1 @7 {! D. W' h
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）# D: O* s2 ?/ x1 E. s2 z7 I& p
[attach]45227[/attach]
AC115V/50Hz传导L相
2 z* `, V# O+ o" a) R: j
[attach]45228[/attach]
AC115V/50Hz传导N相
8 k, P4 e) H! z. v) `[attach]45229[/attach]
AC230V/50Hz传导L相
9 y$ W& e' l+ D, |: b$ `[attach]45230[/attach]
AC230V/50Hz传导N相
- m: G* c2 V/ E0 J' P/ Z
[attach]45231[/attach]
AC115V/50Hz辐射测试
9 v" ~/ a" O& l( s* y! J
[attach]45232[/attach]
AC230V/50Hz辐射测试
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