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标题: 有了这款国产电源芯片，让这个12W电源适配器方案脱颖而出 [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-7-21 11:36
标题: 有了这款国产电源芯片，让这个12W电源适配器方案脱颖而出
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑 - z( K+ [7 z& k3 B+ h1 u% ] T( W: r
9 u. d& \; U, v- ~% p! R9 D
在上一篇文章中，主要介绍了基于思睿达主推的CR5215SG+CR40V20RSA 12W充电器方案。接下来，我们将介绍下12W电源适配器方案，该方案是一款基于思睿达主推的CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。那么，它又有哪些特点呢？- A. o5 S* c: j9 v, a
* b5 ~8 q( R4 C1、样机介绍
) O2 _6 p2 B# P& l |& r
. [( Y0 m! V0 I4 Z8 H$ J该测试报告基于宽输入电压范围的输出为功率12W恒压输出的适配器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5216SG。$ v2 }1 k/ d" v- A8 o3 N
8 @( P" t5 Y n3 m[attach]45491[/attach]
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图
6 O* f0 P; B- L8 [3 h! @* VCR5216SG' j" c* o+ R# ~" V
/ J3 ^! E* p3 g3 `: M* R
CR5216SG是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构，因此在应用时无需TL431和光耦。芯片内置恒流/恒压两种控制方式。
0 D+ p' n8 c; j9 I6 F, U7 N3 P8 o) _7 b. h, t0 z5 v' O
在恒流控制时，最大输出电流和输出功率可以通过CS引脚的限流电阻RCS设定。在恒压控制时，内置恒压采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯 片的高性能和高精度。此外，内置线损补偿电路保证了从空载到满载条件下输出电 压精度。芯片还具有极低的静态工作电流， 芯片待机功耗低于75mW。' w- `0 ?& h* W7 D, i; @8 a+ L
7 a! o7 A3 m: o4 `8 V2 d! _CR5216SG针对各种情况设计了一系列完善的保护措施，包括逐周期峰值电流限 制、VDD 过压保护、FB 开路保护、输出 短路保护、前沿消隐、过温保护、电源钳 位和欠压锁定功能。在FB上拉电阻开路，FB下拉电阻短路，输出二极管开路或者短 路，变压器绕组短路，CS 引脚电阻开路等故障条件下都能有效保护，使得芯片具有更高的可靠性。9 ^6 T( B0 ?" L
# T; a# Z1 U" t0 J
芯片特性
/ a6 X) u+ n/ D6 ~: `8 ]' h8 T6 M, N. L/ Q/ U' X8 Q- O
● 低启动电流: k& I2 y) M4 P3 s3 Y
7 [1 o* @$ {* F2 k6 Y: o& u
● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%% J( E6 I x( @. r* G& i, N3 P
. }2 f( X' Y0 B0 B: A! P● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
7 {# I/ Y6 K3 ]: i B3 N3 q# M S# O6 x
● 动态负载响应功能
) v* ?9 E% U5 R7 X) ~
" q7 q* K" u/ m* s/ K% c6 f● 可编程CC/CV模式控制
4 B/ l9 @9 _0 [& ]4 i" f( f2 N& Y8 o9 A' ?
● 高能效QR控制模式
7 M. B$ h @; x8 w# E* {0 y2 H. |' P* z
● 内置初级电感量偏差补偿功能1 V# B' J" @1 U) P: I1 b) K
# c; ~' e0 E, {1 N$ r0 y
● 内置输出线电压补偿功功能( M2 ]- K, e. g
4 u) n+ m' I: J9 l+ B6 @* T
● 内置全电压功率自适应补偿功能
* q+ j1 [+ p+ \) x/ |) H9 j% q) S! v$ ?5 {$ p
● 无音频噪音控制技术3 P; u; S0 B" U
; k2 J7 T# C" `& q● VDD端过压、欠压保护功能3 F* v3 | s$ o* S1 e, c- A
. u) F! |8 j! U' G. L
● VDD端钳位电路
% h! D9 N1 L' k# @9 V% e
0 Q, g( T* u) M% Z. N● 内置输出过压保护功能' m& w+ z* S4 i* f6 W+ w
: c/ e/ g7 u1 a' T0 l5 s
● 内置FB开路、短路保护功能5 }3 Z1 `6 u6 n* Z& Q
) w- \/ I9 E; d6 T● 内置输出二极管开路、短路保护功能1 p. s W0 w" i4 e4 o
0 W9 y2 ^, s2 x# v( q
● 内置前沿消隐电路
2 q9 B0 _' B$ V4 z+ r- x3 ?
7 W" b5 i6 g* G. N3 B● 逐周期电流限制8 a" `$ y8 }6 e) v3 k2 ~( O7 z
4 p* N& T) E: V+ D● 过载保护功能" j& T7 M, t: M5 |3 G& o& [( p9 O* ~
8 N& F" k% l( o, Y! c
● 过温保护功能. C0 L& E F0 c# \
" L& V+ N8 M2 t* L$ F/ k) j● SOP-8L绿色封装) Y" j8 t' f, U2 K/ e* I" Y0 H
) K, W+ G5 N+ ]9 u' Q& D1 H: i
基本应用
) G" j9 t* l. v' c( \& h1 I4 L4 w; @5 k: z. N! C% m
● 小功率电源适配器
# d7 m! }' b: q" ~+ Z# n f' L% ?
+ D; k1 I. P# A6 }+ T6 N1 c9 w- h● 蜂窝电话充电器
" k# N, ?4 l* w0 w5 k( }9 ~% @7 b
8 h0 S+ X) X6 h4 s/ d● 圣诞灯、LED驱动器7 G) f8 ^5 Q& ?1 i
' M' {; N0 _3 Z) D5 Y" O
● 替代线性调整器和RCC! S" ?9 u5 s" w& R$ v/ L0 F4 X6 _
- u/ L# q9 i3 h% E' ?典型应用
, Z& F* ?3 u/ U3 b2 O1 K& w3 |
& i, |- i( N# A4 a/ V% e[attach]45492[/attach]
+ Q7 k) X; B4 X5 r* }
管脚排列
4 |! G# W4 e2 ~2 R; p9 V& }3 ?[attach]45493[/attach]
管脚描述% V( a6 h+ c: @) Y a
' v9 ?1 L/ [; e
[attach]45494[/attach]
4 P5 a; W. J; D8 Y2 @8 I7 D% J* x! y. \
该样机是一款基于CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC230V样机待机功耗<43mW；典型输入电压时平均效率>84.3%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CV输出精度。
1 x0 z( g6 O: z- L4 Z ?+ }3 E' J, F9 G- ^
样机尺寸：长宽高54*35*20mm，样机具有“软启动、OCP、SCP、OVP、FB开路/短路保护、OTP自动恢复、输出二极管开路/短路保护功能”等多种保护功能。
9 d( v. q/ F, Q1 |( V
_# k8 ]6 S# v8 p% [样机的变压器，采用了EE16加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
( a7 y3 E3 X' X' g
) V; I% k1 a2 W. H. k5 z2、样机特性. R7 e- r3 G# C% Z
/ N" F' B0 `9 u* |
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。
" s* w9 k" l. d; _% y
7 W2 R! U- u3 g$ p2.1、输入特性：
& _+ |8 d" z* A2 b, Z5 k[attach]45495[/attach]
+ V2 N5 {8 ^8 c- M0 e$ D- z/ M2.2、输出特性(Line END)：
/ x7 k6 ~5 w6 @) S( ?[attach]45496[/attach]
( u& y9 Z) c; h& B
2.3、整机参数：1 }. x0 ]" A% {3 u) j8 C0 f
[attach]45497[/attach]
5 h4 r( d* N; j- \6 M/ K2.4、保护功能测试：
) \1 H' C# s9 Y[attach]45498[/attach]
9 ^+ |1 [& ^, V* v% r
2.5、工作环境：
* ^; d3 U0 ^: J7 v' v[attach]45499[/attach]
; x. W# @2 C1 c
2.6、测试仪器：
" i7 i { l! S) N. x. w7 \[attach]45500[/attach]
. j% M. D) R# a4 a# A
3、样机结构信息 `+ J, I3 q/ s8 q* ^1 b7 |
2 o, h# P- A* k8 [: e! {: b
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' S* B" m5 w9 k& J& D6 K* ^# q& w& c- p2 T1 c6 q
3.1、电路原理图及BOM：' H- h9 u) R7 D! s3 H7 v
# y/ _$ A( t1 r' ]' I- O/ i! P
3.1.1、原理图：
" m+ h. x$ c1 q, J' Q1 n& s# M: N6 ~: s+ h4 @# N7 H. j: D3 ?/ U& J
[attach]45501[/attach]
& G2 R8 u' S- W3.1.2、元器件清单：1 x9 S% r" M1 }% B2 Q
: a& `" ?: R) P6 I[attach]45502[/attach]
% V. S& H* d' I8 [3.1.3、PCB布线：
" s5 v: `$ e y; ^7 O" A+ i4 c( ]$ \3 [' M; Q j$ e0 `
[attach]45503[/attach]
PCB顶层布局
( J4 ~5 |' v/ r# h9 o8 i[attach]45504[/attach]
PCB底层走线
2 q. F% G. Y) ]; s! n) K' X4 g7 T
3.2、变压器绕制工艺：
( M$ ?. q% r4 ^) r- H6 n' t; }3 k
8 k+ U$ @- X! d, E/ _% ^3.2.1、变压器电路示意图及结构图：" C& [4 y% f* j2 `2 @5 M$ f
# J, a+ G* p X; Q" u$ \
[attach]45505[/attach]
I0 R& q3 a! M" g& r7 G6 w& t! ? z
[attach]45506[/attach]
' P% z, ~ e# F& O/ x1 b
3.2.2、规格参数：
6 c- [3 c4 [, H! U5 a. T- ^. M9 v5 R( Q
1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；' I7 L% G4 k9 K- Z% W2 [3 D
2）材质：TDK PC40或同等材质；) b' Y8 `" s# p& A& [
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；
. g; F2 R# n! a5 ]& a2 b3 _& t4）N3：三层绝缘线；
- w7 Z0 F! r6 B5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；: M0 M: ~% H1 e/ f' c2 a5 g* _& k
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；- E5 j; {2 }6 m+ e
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)
* t' G+ k3 r# b2 C( z' I1 y" P8）耐压测试=3KV 5mA 1Min
. n- J9 c% q& d9）成品要求:浸凡立水
# }; j0 }) d0 o* b1 t# \
! o/ [9 g. q0 x3.2.3、变压器参数：
' Y! F/ h2 V7 i8 C
. _3 @3 q: ]5 a# Q[attach]45507[/attach]
7 }0 d! D% |6 t7 ]% s& L
4、性能测评
& a" |8 v6 L/ w7 X" k8 _0 Y8 `/ S# A1 W5 E% a" t# k" J
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。& I: j8 W* @* Z* G6 e4 G1 b: |1 L
( {3 s" k/ L, O
4.1、输入特性：+ l% V' w5 m9 q% p$ h' k2 Y
6 w$ }! S& ~( P5 F6 U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。
2 [5 j( c* W3 C+ N2 @1 _( s7 H! w
表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)9 U$ Z6 ]) F: H
[attach]45508[/attach]
) X5 I8 Y( d k: A) V8 T' j$ F& ~' v" p/ W1 e- W; [
表2、输出100%负载下的输入特性+ u n- S7 F5 T: I
[attach]45509[/attach]
+ s1 e1 X7 q2 y% q表3、效率测试（PCB END）0 h) ]' Z# Z" u9 [$ I! P! K6 V9 X9 k" A
[attach]45510[/attach]
4 r) G! ~! j% @7 n0 V" `
表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）. c' ?" {; k7 b0 J! f) M
[attach]45511[/attach]
2 ~3 n$ ]5 j! g, t/ u! ]4.2、输出特性：
- I+ m4 m8 O, Q8 i9 R0 g- l4 `( U' V! t Y
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
; G- c# G, w: C1 M[attach]45512[/attach]
1 l# s) @* }* `) t1 q, W2 D* `
4.2.2、输出电压纹波：- r9 d8 @+ d( J. i$ b( T2 L
2 w) N3 z b2 G; n& q3 v0 m
注：纹波及噪音在线端测试，同时PCB端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。
" y" t& `: [: p! V0 B$ L
. r# K) `, L/ f# x6 U# f; N[attach]45513[/attach]
o {- ?4 L* @) P/ ^" m' h1 H3 X' u" f
[attach]45514[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
7 O9 Z& }' A! N% w h. V. {! t[attach]45515[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
2 ^9 O! Z1 D' i+ P$ O% N' O3 U
[attach]45516[/attach]
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
* }, @1 @9 c! }. Z2 b9 G' I S6 G
[attach]45517[/attach]
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
& r4 F5 I: u0 U: ]; t
4.2.3、输出恒流特性：( \- L1 Z% Y! H9 v
; h% ?1 z# j3 {' Z[attach]45518[/attach]
0 p& D% K) O( J4.3、保护功能：/ B1 C) A/ Z( L ^$ N
& v' Y- v/ ~7 i, C1 }% D
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。% \1 w4 a7 h5 O+ _) E( Q. ~* N
, J' z9 J4 S8 U0 L6 Z+ l4.3.1、过流保护：& g8 }! E9 S- _) X- v+ N3 b- Y8 i% M9 p
[attach]45519[/attach]
( t2 J$ s$ O9 w# J7 }# c4.3.2、短路保护：
5 d6 U. G9 R! a- q+ L6 }[attach]45520[/attach]
8 M8 E* F9 m' x1 y7 U7 F
4.4、动态测试：5 ?& i" P/ P( ?/ P7 k& c7 d
0 M1 S) ?2 n7 U+ s. B注：输出动态负载电流设置为1A持续5/10ms，然后为0A持续5/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/us。
1 D1 g" t% c& _. y
5 M; J6 r4 v$ g/ ?5 e- R, a[attach]45521[/attach]
" C. H+ f7 v# X( }/ q
[attach]45522[/attach]
AC90V @ 5ms
, A6 j; J" |: S. w! _[attach]45523[/attach]
AC90V @ 10ms
+ I: Y4 \; ~6 H- t$ y- l
[attach]45524[/attach]
AC264V @ 5ms
9 E6 S% d( g( ][attach]45525[/attach]
AC264V @ 10ms
- F7 `3 b& d0 J& y2 C2 l. d
4.5、系统延时时间测试：' W/ Q# \# Q: v
# k( F4 M& S3 V- F" O" J注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。- S* K: }6 b$ L2 ^4 H/ Y4 C/ T6 Y
$ q; O; [( Q% f( ] q. w2 L
[attach]45526[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
3 K6 o, X6 M/ F3 _3 {: x/ }% i[attach]45527[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
/ ]6 Q3 ^- A, _/ ]6 Q: J3 E
[attach]45528[/attach]
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
5 X) D+ t" b& m" b5 M+ p[attach]45529[/attach]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
: d6 H3 y( G4 w% N) X+ r
[attach]45530[/attach]
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load
! t. w7 i7 Z: P0 g8 ^* [% I. R3 d[attach]45531[/attach]
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load
+ ^0 W# y d& q. Q1 {" C1 z
4.6、其它重要波形测试：
7 N" J( I' k2 x, B- T9 U, d! T1 B4 Y- v4 n+ H
注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
5 o6 A9 T9 m3 F4 m8 k# {1 ^
3 i& r2 |) r3 { ^9 T[attach]45532[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
% k9 z1 m% K% m9 ]. }1 \, a
[attach]45533[/attach]
AC115/60Hz，100% load
6 X/ T( K1 K: ?) y. J[attach]45534[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
, V% c/ K+ z2 ?/ o
[attach]45535[/attach]
AC264/50Hz，100% load
8 f1 q) D3 W# v3 s! E- k[attach]45536[/attach]
AC264/50Hz，Output Short
5 r6 D; S1 ]8 }7 R[attach]45537[/attach]
AC264/50Hz 输出肖特基电压
* s2 O) q u$ z& |4.7、系统温升测试* T/ h- @/ g) T+ i# C2 R. e: m6 l
( A. M9 W( E; b3 W6 T# z3 }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1A。
0 `* Q, @, L0 r0 Q( S/ P3 q6 L. t
! a: `6 P6 T% t, e5 Z[attach]45538[/attach]
测试样机及配套外壳
( s/ b4 w+ T$ J0 c
温升测试：(℃)
6 N1 ]; _$ I8 |& O) o* ][attach]45539[/attach]
, A! n- a' x( m+ T6 R" V0 R
) O2 V) [' ^( P1 w9 Z8 U
5、EMI 评估测试+ Y5 Z; z9 L) q+ p8 u9 q: j' F; h4 e
: L8 E$ w. D* M) v* p; u测试条件： O7 A8 _3 d% `2 R, w) I
' x0 q" ]: R: G" y输入：AC230V/50Hz；
7 S- `2 s" K( g4 x) g7 l; R输出负载：12Ω/50W；
/ Y) ?1 ~' [" G1 u V; q F; Y限值标准参考：EN55013、EN55022B。
: w; z |* V( @4 D3 ?" r
3 m: r& f; j+ p[attach]45540[/attach]
AC230V/50Hz 传导L 相
' u' c( G( O9 R& D( z& t4 W, R
[attach]45541[/attach]
AC230V/50Hz 传导N 相
1 j) E3 ]" Z+ t; |
[attach]45542[/attach]
AC230V/50Hz 辐射测试
3 Z- d" _; X: X8 @6 ?: a# L/ `
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