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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 . @1 n" O# U4 {2 Y1 p. f% Z1 r
, g# g* i; s* k7 I* G F, x2 T0 j
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？
+ N# C8 @' a2 |" U/ d( B+ ^6 n+ r4 V1 i
1、样机介绍
. K: |! E2 d7 x; i3 K, X( R7 x$ X% F; j! j* d
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。
N' i. t! a. ^0 s% Z1 a1 r: r) s# q3 u- o1 |2 g8 {" K7 _$ f
[attach]45491[/attach]
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图
5 h2 Q( T! ?) ~0 c6 _) H; n
CR5216SG
# s [5 d8 @) T% K0 Q* Y& ]$ [* F' }+ d8 F5 b$ X2 J0 m$ x3 [
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。
# [( q1 n3 O9 O/ B1 j, L1 o* P6 _6 M- t0 I" ~- ^/ _
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。
R/ U; ^6 C7 w
\# i! u2 g8 p) r6 WCR5216SG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。$ I. e8 ]' X. e+ J+ _
& b+ i: K$ A# \. j' E2 ]; H- B& Q& q; d
芯片特性% q: O* `/ F" v/ L9 S
7 [& l$ g( o. W3 _. W* O● 低启动电流
8 E$ `3 s# ? G* b8 M' r4 P1 U. c' [" C8 l
● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%
" e# `# O0 K; ?- k& }8 E1 ~6 l6 w3 Z ~
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
: _# F' P) }' j3 H
- T s% A, w. ~6 j! N● 动态负载响应功能
$ Z7 _" L& W, E. _
$ q* f9 ~% l1 A$ x, g) `● 可编程CC/CV模式控制$ P. W3 F- R5 v3 _
r H6 k9 d8 h. X' \+ @
● 高能效QR控制模式
7 S, G9 n# Q, m2 z* r3 R1 e
6 W9 m+ }% x; l+ c/ B) L● 内置初级电感量偏差补偿功能% P d# q- }7 D
0 H8 z" `9 e7 ^3 f● 内置输出线电压补偿功功能* W+ \2 V% ?* o: {, L; |; B
! V7 p( E& U- @. A8 @
● 内置全电压功率自适应补偿功能
7 y! p9 q5 X: Q* q: }6 t' N
9 g$ b5 ]6 Y! f8 d/ a& m● 无音频噪音控制技术 I2 Y9 r& H2 Y- j% Q
0 q9 Q3 G2 D- x4 d& V7 T' g7 O# H● VDD端过压、欠压保护功能8 B1 @4 r0 g) {; Y6 G) Q4 c6 R
7 Z" ]( U) K% R. t& j2 |9 F
● VDD端钳位电路
8 ?) {# a3 E" [
' [4 k) F. Q+ E9 C: n* \: u# }● 内置输出过压保护功能
7 a5 n% w- e; H. y" ^! H# J6 K. j
● 内置FB开路、短路保护功能/ ], k0 P! ]4 @, n8 i, d0 O* P5 |" s
7 W7 }( x/ }, @# E8 [● 内置输出二极管开路、短路保护功能/ @0 p5 E% {- z8 J) A7 Y9 a3 ^
0 W5 f1 |: B1 U Z* N● 内置前沿消隐电路
9 P- o2 S' {: A! e' k& \& O, H5 F3 Q: r3 m( D8 i* Z, [* s( z
● 逐周期电流限制
/ T9 u3 ], l- p* j$ {) D; M$ O8 ~! c. C" A0 A9 X
● 过载保护功能: K) f4 [' Q4 |1 N2 I- c0 K7 x5 U
* w, y m/ I/ A" b6 i● 过温保护功能
) B0 q# U& r+ Y0 I# p
8 c, `0 v: [% m% X. t7 z9 a● SOP-8L绿色封装# E% w! A) f, R% B* ?# C( }% {
) T# O- O7 m- O9 u$ N7 R5 ?' X基本应用
) a* d' h- D+ d6 z0 q! F4 d; ?8 X+ X4 K* l) k' y+ `
● 小功率电源适配器# a; J. N9 }5 b( @1 W5 q) C8 W
1 Q8 x u* G+ ~7 ]0 N● 蜂窝电话充电器
1 i" u y, ]7 P# B4 V5 e
9 P; U! Q8 |7 W5 Y. N● 圣诞灯、LED驱动器% l, d: o2 [' h! H+ s
0 m+ H- m5 C, c! @" A# s/ c& B
● 替代线性调整器和RCC
( ^$ H5 O) O5 j Q" f6 z
6 ]1 ~7 w! \2 K' z& f4 ?# v) E典型应用0 S G+ [* `$ \3 x, k# `5 q% O
8 D$ w0 Q7 @6 F* b3 m[attach]45492[/attach]
4 q# w% H& [2 c
管脚排列
) z7 J, \ |9 a. s0 Q$ p1 Y[attach]45493[/attach]
管脚描述
# b2 B$ q0 e/ r0 _
" m; q: L! e/ L3 d, h4 h- {* V9 ]% u[attach]45494[/attach]
" q* `; K+ L7 w, W
+ i% Z$ |1 C; b& W: b
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。7 j0 u9 y1 y, {6 K
- P# i% i1 t M; d7 U) f' x
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。
$ x; T: i2 y) n8 }1 T( z) ^0 K! T( ?" r, d2 k
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。
0 W: d2 H: q) u3 i/ {1 F& o, ?8 J8 i6 T) _! S+ w5 {
2、样机特性
- Z9 A9 H$ A4 T/ t* W
/ @7 k+ M+ {# I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。) l$ J+ N. _ Z+ g9 b' _% x0 Q
' S" }: k% P2 m u
2.1、输入特性：& ~# F$ X) Z$ _; i
[attach]45495[/attach]
' r1 k0 k9 @+ V; M4 O4 h2.2、输出特性(Line END)：
, k5 M+ ^5 T) F2 L0 k; m& Y. R[attach]45496[/attach]
G& M- u. V! e* L: n2.3、整机参数：! G; n& y# |& o# S* X! i. {
[attach]45497[/attach]
4 Z8 g0 `9 u8 s2.4、保护功能测试：
' j' ^! y3 @# E5 }$ b7 ^[attach]45498[/attach]
; V; w4 k% h5 _8 F6 K
2.5、工作环境：
, M5 y9 n" d8 L, {9 s[attach]45499[/attach]
) B/ _% t/ y- b# s) O: G
2.6、测试仪器：
$ U1 S+ G# D/ f[attach]45500[/attach]
$ }( {/ c; p+ Z' i
3、样机结构信息9 ^, P. c F* Y, A
& \% U! L( z: Q" K
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。" b0 c6 `3 S1 }
5 T" T ], g% n' f' _5 k7 ~* N( [
3.1、电路原理图及BOM：
3 a2 I P) y5 M, | t
, w$ E" G6 h& g) I7 G7 y& u1 G3.1.1、原理图：/ Y1 ` ~) U4 S- O2 r0 j
! Z0 H( k i9 j) W: T, C8 t. E
[attach]45501[/attach]
* q' p8 o% \" }& [2 _, d z. B
3.1.2、元器件清单：# |( r2 m6 U* T; t& ]4 f; f
8 m3 N( u* t. b
[attach]45502[/attach]
! m) M0 ~( V. p9 K6 j7 `3.1.3、PCB布线：
- K+ X* c' A4 i/ d- B8 W4 p- n; d" y% v8 l
[attach]45503[/attach]
PCB顶层布局
: M) y" u% E5 P' y, y) d/ g
[attach]45504[/attach]
PCB底层走线
0 `6 f1 e) m' T) L
3.2、变压器绕制工艺： T( \4 @6 M$ o/ p( _
. s) v: N; ~" F9 B7 c5 i0 U& c) d. ?
3.2.1、变压器电路示意图及结构图：& i$ ]! P9 I) s. \5 \& f
+ G9 l) ]& K( A7 {1 R- B
[attach]45505[/attach]
$ h) o4 R( \& {0 h- t5 [# F[attach]45506[/attach]
& i% T( @9 X3 w/ r! r4 J
3.2.2、规格参数：9 w% ], X5 g$ l
) F, F) T& X8 I0 `3 `. u1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
5 R5 L$ q5 l3 N# h1 q7 [, n2）材质：TDK PC40或同等材质；
2 h; \1 D9 [# |; x3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；
( x/ i4 k) E+ s. L6 Q2 M4）N3：三层绝缘线；& ~' H/ j9 Q. N
5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；6 E0 d& {9 }* ?! y7 ~) Z# [6 q& F5 ^
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
* H( |+ F7 ~( T1 ^8 @& a7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)6 M' X/ {5 V2 I; P2 H
8）耐压测试=3KV 5mA 1Min# Z0 e) Z: G, _6 j, [+ c
9）成品要求:浸凡立水
9 J0 r2 m7 ^4 J5 B; k# h% [
; E, d8 C, } L! w3.2.3、变压器参数：
* x, n9 a# T. q8 g
% H" k, I% l4 R: k+ n S! a/ G[attach]45507[/attach]
3 n) a* N1 F% o& N. R% r
4、性能测评
, w/ T; X& S2 H) K! ^9 H0 u5 w& E
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。
3 w" u; a+ H' D* ^- N! Y% w0 ]$ {$ d& ~7 J
4.1、输入特性：
( I0 Q9 @, ^! @- L U, ^! ^& @9 `8 W, O
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。$ U. a' W: Z. ^
7 t3 J) V: P, S# ^ e$ P# z1 b- Z
表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)( N% U" F0 U) w. h
[attach]45508[/attach]
' w% D F4 L" d0 [3 J& \, _
8 M5 `# X, g- q1 T表2、输出100%负载下的输入特性: H( D1 J2 Z" W8 P3 v3 n
[attach]45509[/attach]
1 b; v6 m% i" x2 N! p7 b! M5 p! i表3、效率测试（PCB END）" K a3 S! ?' c. l& {3 l
[attach]45510[/attach]
. b% r6 n+ t0 V* _3 w表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）) V! P" T9 C0 e
[attach]45511[/attach]
8 g, B- r% L3 ]/ T! b5 w4.2、输出特性：, E7 a C y) W* E# k
$ ~: h. ^: l0 A1 b5 b: i. |! m$ r4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
% Q7 z. w( A4 |$ U8 @6 z! i[attach]45512[/attach]
+ D! U" ?; C. g/ {0 h% B4.2.2、输出电压纹波：
l2 g! e5 S) g) f2 w# _
. @/ q2 h! D% ]# s8 Z7 S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。
8 @4 g6 ~/ X) X4 c2 f$ L
1 Z3 @6 w9 B) {[attach]45513[/attach]
8 X# k6 U: v+ K
[attach]45514[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
7 k! |; L% e8 O9 T[attach]45515[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
6 z: q7 k- n7 X6 n2 w[attach]45516[/attach]
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
m! C3 B4 r0 r- a
[attach]45517[/attach]
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
# o& n/ n" \/ D- I9 D
4.2.3、输出恒流特性：
% g! T6 H: }: V) F! }. h& D$ r1 G% h E1 o
[attach]45518[/attach]
6 i) t! j0 }9 t* v4 J4.3、保护功能：- J9 d5 o0 a% D Z3 ]. S1 |
9 ]9 E* R8 A3 [6 i注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。& P7 N: s, J! n% `2 s8 k. J' C' n
. U: R/ u* Q; e$ \4.3.1、过流保护：5 S( e! M' ?6 G7 O* N6 S% o
[attach]45519[/attach]
! j# j1 D3 C! h1 a! m( u
4.3.2、短路保护：
, D- l8 l$ Q3 O" C7 t/ U[attach]45520[/attach]
. C% t3 q7 [( p7 L3 U
4.4、动态测试：
2 y' U% U4 V; h; D' y. h; R0 K6 S$ Y3 n0 I. U/ r
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。
, l$ q. P% r( H4 h2 K
# C5 ?, K. I% v" P5 j[attach]45521[/attach]
9 j8 h) S( y2 s3 E, l1 \8 F
[attach]45522[/attach]
AC90V @ 5ms
, ~, \* U; t- n, w# ?; T
[attach]45523[/attach]
AC90V @ 10ms
8 b. V* M, p2 d# D2 L! I! Y[attach]45524[/attach]
AC264V @ 5ms
3 o2 z% }# g8 i4 m[attach]45525[/attach]
AC264V @ 10ms
- D5 H6 m. i, I; O. d) @
4.5、系统延时时间测试：
+ T' W+ M5 ]% L% u- q# F4 t4 L" p
2 c) X7 V& E5 M; m% S2 k3 W9 e% K注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。
+ i, p+ i1 N `# @2 Q
1 ]) g, {5 I2 N# a- P7 |[attach]45526[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
8 g" n( f; O* {2 d: N8 E# G/ s5 _[attach]45527[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
* c. V; G- S0 u$ @5 N) x[attach]45528[/attach]
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
% x1 Y, |; |. u2 q# B
[attach]45529[/attach]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
0 D, V% L0 Y/ w
[attach]45530[/attach]
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load
+ x( Z# E$ ~3 j- e ~: X[attach]45531[/attach]
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load
# @- @% R3 \( p! E" c h
4.6、其它重要波形测试：
3 N: n9 n( _! u9 X6 |# }6 F: {3 O* @1 G2 s
注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。+ c. c2 O. ~$ W, a# B, n- J5 k+ a5 y
# [; `& p# i4 y[attach]45532[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
* N* Y& D, I: ^- w9 A' p
[attach]45533[/attach]
AC115/60Hz，100% load
9 ]3 i2 v7 T9 |. z3 f0 D# L2 E[attach]45534[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
/ K4 l( ]" [# Y/ _9 T
[attach]45535[/attach]
AC264/50Hz，100% load
8 [) J4 q, J- b8 c" P3 Q4 }[attach]45536[/attach]
AC264/50Hz，Output Short
, l# c! e3 j6 i' u5 a1 C4 r[attach]45537[/attach]
AC264/50Hz 输出肖特基电压
1 i- i/ Z2 q0 @% G! W j- A) g. ]4.7、系统温升测试" B4 l q0 m% W3 w( V0 H
* P" t9 n( f. y) |
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。2 }4 l. A- t. t4 T
! ?: o7 C4 ?* p" Y5 t1 Y[attach]45538[/attach]
测试样机及配套外壳
! @* s, b: i2 V
温升测试：(℃)
8 B6 h0 I. W0 k' j$ v7 `0 `[attach]45539[/attach]
$ x7 Q! m. |$ i( A
8 Y5 x+ F$ B/ v) M. b6 Z, Q5、EMI 评估测试) c/ H. F* p* @: O {, x; b
! M, K2 M5 Q0 M3 G O( K测试条件：
, t5 {5 F/ {# D$ z$ G& A: f, P: h2 p1 z* \' Q3 `" A& f
输入：AC230V/50Hz；
0 a. E9 ]) y8 c5 {输出负载：12Ω/50W；
; P% S3 m( Y/ Z: S" _& m1 w限值标准参考：EN55013、EN55022B。, I! j- {( O3 R7 o( ?3 w
( L* q; m. a8 R- U9 ?) ]9 c) j
[attach]45540[/attach]
AC230V/50Hz 传导L 相
1 q/ N1 u& {& B( Z! L$ ]8 O5 q[attach]45541[/attach]
AC230V/50Hz 传导N 相
1 @) Q6 E/ u( s9 e! R' E: |' U[attach]45542[/attach]
AC230V/50Hz 辐射测试
$ g# O) H$ H+ R/ m2 H1 T
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