开云手机版登录入口
标题: 帮你解决功耗、效率问题！看看18W电源适配器方案有多给力 [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-8-11 10:54
标题: 帮你解决功耗、效率问题！看看18W电源适配器方案有多给力
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑 + q9 w( Y6 e: H! [$ S3 z z/ B
$ T" v' b; d5 u, d% a6 O( _& B
在之前的文章，我们给大家介绍了一份“硬核”的240W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR1252和CR3012。 D8 }8 g: ~% ^2 o! D
. g* ^* J" k6 O3 ^- g$ q# U本文，我们将给大家带来的是一份基于本公司主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。该方案全电压输入时平均效率>86%，而且具有良好的动态负载能力。当然，还不止这些，小编给大家一一揭晓。+ N( ]- r# I" l" {0 r3 ~) L
+ w( c5 H! r' V' Y$ C0 b; j4 v8 c1、样机介绍：
9 U* T0 b7 s5 [/ u' w5 Q; ^; @7 r
该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率18W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5149TJ。5 z4 ?3 s$ L# } Q. c5 Q* m2 _
( [$ @' Q7 Q7 ^; p[attach]45714[/attach]
9 ?, p( F5 n' F
[attach]45715[/attach]
( Y9 z3 I# ?+ ^1 G/ [" U1 n
[attach]45716[/attach]
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
0 _' b; j; h( v, j7 \+ ZCR5149TJ芯片
# ~/ q5 x. k( G, h7 E% J" \$ N. k9 i& k; Y! m, J
CR5149TJ 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制开关。CR5149TJ 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR5149TJ 提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计。CR5149TJ 提供DIP-8L的封装。0 L$ C$ `1 L( `5 F0 O
) g, O/ ^+ {( c特性6 {7 {2 [, Q% L. s8 d
9 }, T0 q$ Z4 ~' ~4 q
● 较低的启动电流 (大约3μA)# R i/ \/ L& }, G
1 [* g7 A$ O; A( g. `5 C
● 全电压范围待机低于75mW L, \" h" R" d H- @# L% o
6 J. D6 @* q [7 w5 V2 j
● 满足六级能效标准: P+ q0 J* D8 @; `% P0 G
8 }; l. B* n4 F) Q8 ?4 d● 内置软启动减少MOSFET应力# L7 w, Z" V* z, ` l' r! H
% O+ g8 y! \( [, m8 p! a' {& _
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡 W1 G' x- |4 n$ }, J& ]
L5 ]* _: X; G: b* O2 G+ f
● 内建频率抖动功能，降低EMI/ s4 i9 H& U3 `; g, `
# }$ s# H! p- o3 B: h- E/ k● 内置65kHz开关频率: d* y. @0 ]+ {
' s; V( W& P6 D# o
● 轻载降低工作频率
$ t; m8 @2 ~2 M8 f- t" P, J* g
3 J4 o& q7 W: P● VDD宽工作范围" P7 h# j) ^) Y+ C
. c9 G( I( Y4 b) t● VDD过压保护功能1 F: ]$ C" P$ ^3 ^
) }$ z4 M) k W7 f' v# H2 `1 o `
● 内置前沿消隐电路8 N7 j4 r3 |! w) ?/ Y" H. n
3 A" k0 z+ }, h7 r8 @/ c0 s5 [
● 逐周期过流保护
- p1 E" `. R( W8 ^- B. k5 q+ L+ r3 |4 K+ l7 L
● 内置过温保护
0 P9 R8 h: j/ n# G) e0 D# e; n; B" O. e
● 过载保护
& E6 F$ `+ r W# Y0 }% M, }
+ `/ Q3 E% a) Z6 Q/ X● DIP-8L绿色封装" W$ e2 d* ~5 S" X
, o" |8 i3 M* J
基本应用! f! \8 ?/ S+ \" n
% c* [% J5 t8 I. m● 电源适配器
) m& j, s, v+ ^/ U0 \7 d' a! G8 O2 z4 v9 t8 M* @, B# b
● 机顶盒电源
5 z) T' C9 h/ u# \- ], K k: S2 G) p2 T ]
● 充电器
0 S+ ?1 k6 e0 @7 Y) ~% w. f. h0 s! H0 p
- E8 B, Z7 ?5 I# T! h& X● 存储设备电源+ P; t$ F- {8 I1 Y" c( |" N
( J& _: g+ N* C- K# e
典型应用
$ K- Q4 \# w/ ~4 p& I/ k1 p4 }2 l
[attach]45717[/attach]
6 V7 n3 C$ I# v( j) t' d
管脚排列9 W% {5 T ]5 t2 v. _
[attach]45718[/attach]
管脚描述6 B4 \* Y7 U; G( u2 T! l
a! T2 j8 R' z$ a
[attach]45719[/attach]
. O4 ]- B" y+ h2 b+ c
: R0 M& Z$ c8 f C7 J7 D9 f$ o
样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为70mW；全电压输入时平均效率>86%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的 “COC_V5_T2” 能效标准。: g' }7 n# t) U+ ~) O) C7 ]
+ t5 _6 e+ w2 S; c) z* J d样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
! G; A5 V6 D/ I
: [% U$ |% G( Y1 x1 r& q1 r; j样机的变压器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。8 K5 ^+ p4 F2 L8 W% D1 m& v
' x/ W8 `6 \1 @; _& h
2、样机特性：9 @- u0 _! W L; B4 `+ q7 U
/ W+ d- ?4 _0 W3 Y9 s# k1 n" Y& 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。
2 B: ?+ r! L! J% h. p; T. U
: K; x0 |. s0 P0 b" m3 V2.1、输入特性：
. R' i. g% N( v7 C[attach]45720[/attach]
4 p& _7 k) k7 v+ n- Q0 a+ i6 ]0 _2.2、输出特性(PCB END)：
% P% R5 h" j; V! I# N% b4 b- Y& h7 m* m# R+ I5 }* I
[attach]45721[/attach]
/ }$ W4 W! x2 W. b1 x
2.3、整机参数：0 N9 b& g. A4 V% E
/ ^- D4 w8 ?# \: v9 p" e[attach]45722[/attach]
$ a6 v7 y: E: n0 T1 W$ U
2.4、保护功能测试：2 ^8 n$ g/ q" L+ f$ ]
5 K* [! {- k) x% E/ L- U
[attach]45723[/attach]
& }1 A3 [0 @! A5 _3 i( ^2.5、工作环境：
& M' D6 G& H4 z7 }6 O( u4 O$ w6 K* a2 B( Z" C) B. j
[attach]45724[/attach]
2.6、测试仪器：
+ a! J6 S& {2 o4 I' M- E
7 t! k* L! F& N. i" r. u% \[attach]45725[/attach]
% K6 J% c6 r3 u+ \6 L W* L3、样机结构信息：
# _5 T- B5 ]* X# J3 k# Q3 u* `( b( {6 m$ r
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。
' C, L- V3 G% ]( f
; a3 \6 K3 l6 H" K5 a1 v- c6 Z3.1、电路原理图及 BOM：5 |* O, j+ y! y9 e1 n* b
, B0 p$ U$ E4 S3.1.1 原理图：
4 s8 P7 a, C& F
5 u4 A# r! o5 H. |5 U[attach]45726[/attach]
9 Z. R, d9 Z" D' k, I3.1.2、元器件清单：
4 m. }# o7 |1 w; G. j, m8 ]3 X
6 ?, A! D8 {4 H3 g7 t4 [6 }; @[attach]45727[/attach]
1 A9 w' B# q3 d' g& X" x- q8 O
3.1.3、PCB 布局&布线：
# J+ ?9 Q8 _: ~) [
6 S; i4 F0 T7 m4 f* e J[attach]45728[/attach]
PCB 顶层布局
" C- U5 C8 d! b: A+ i& y1 K: }
[attach]45729[/attach]
PCB 底层布局
' E+ M5 h( F5 J[attach]45746[/attach]
PCB 底层布线
" F. L6 z. V3 L$ k9 c3.2、变压器绕制工艺：" K. N. S$ ?' {( I! Y9 p F' a+ |1 x
9 A+ v) I. R3 ?* [! }2 l' D3.2.1、电路示意图：
; G; I9 \( ]0 R: y7 p" C( Y
2 v8 u& \1 A. C: w* F
7 f7 d0 s8 x5 g* j% q[attach]45731[/attach]
3.2.2、规格参数：
8 }4 I9 o7 d% h7 h5 m: ^. y3 }" [
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
9 j" y( X! _+ {. v0 C& [5 s' n( l9 a! S" F9 n& j! ^8 C
2）材质：TDK PC40 或同等材质； 4 \# g: v# o4 @) b! C3 b# ~7 d- B
, [0 h' u; O% m! D# [2 ~3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
4 ^1 T \- s1 Z" L8 ~6 h
, P. y+ r5 d& B& L4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
/ p4 o- o# Z' f4 u3 y, c/ k' N" u$ a* q9 r1 A' Y
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
( N5 @! u6 i3 e2 w. d0 [( V) H4 ?9 \. C4 Y2 E% @+ O
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( X D9 }8 J q# v: ]/ U9 O4 F1 X+ J5 L9 a3 I0 \5 a7 Y
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）)；7 j" a/ }2 C9 ~, d- l& }
6 i" z K' S( @. Z5 a: p" w& C8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
3 ^0 s$ y( W9 }8 ~$ m1 _# g0 D4 J4 M
/ c5 G! E! t# u, E9）成品要求:浸凡立水；$ \5 E4 A0 r, I U
" v9 F+ ]+ l/ q6 e3.2.3、变压器参数:* |/ C- _, ?, c) `
* n' o1 ^1 Z$ d4 T$ ~
[attach]45732[/attach]
& A6 e" a, @, V% H5 A3.2.4、变压器结构图：
: W' X, L; A, `! u" w
7 B2 J6 @7 _: o[attach]45733[/attach]
4、性能测评：
) I T" f6 x" W2 S0 {
" |/ a) [& `, m8 q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。
" f: \. D# _" J) o0 ]# S4 l2 f1 T7 i9 N+ U
4.1、输入特性：
' R& h. u+ S9 C9 I3 `/ \ e6 P
5 T: {# d# t7 o- W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。
. H: @0 p6 f0 u2 p, }9 o4 Z- b z {/ [
表 1 待机功耗
6 ] W; m. G6 ~" k, t/ \6 y" t( @! I# t( M( a2 y
[attach]45734[/attach]
4 x6 H& l3 C, M. B表 2 输出 100%负载下的输入特性2 B. K5 L: _5 H& A
. q! R% _) [9 m
[attach]45735[/attach]
. O3 g" R5 f3 @: m0 H表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）. U9 W# v' a' c) G
2 v) B {; D0 Q+ T7 r# G. H[attach]45736[/attach]
3 F" P" r2 N: S' H表 4 效率测试（PCB END）) I9 u8 d) y5 H1 A7 Y. S7 R6 q# b
6 J$ m9 [$ @1 t) G- z6 |[attach]45737[/attach]
3 y6 b3 u- {$ Z
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
+ {/ Y# x" p: O7 m, t O, L, m( P J5 O- ]" ?: ~$ }5 Q
[attach]45738[/attach]
% B7 S1 o- x6 C+ r) |. ]' c4.2、输出特性：
" Y" _4 D, j1 o/ j8 z) N1 o8 M1 R3 l3 c% R" h+ O
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）1 X6 y: K0 A' r/ j& D; Q: l
" J8 F$ H9 \+ M
[attach]45739[/attach]
8 [* k9 z! |$ x+ M5 `5 R! Y
4.2.2、输出电压纹波：; I) S/ X* q9 E! h3 l4 S
& E3 Q4 F E# A" F# q7 O
注：纹波及噪声在 1.5M 22AWG 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。$ ?' D0 B1 K% H- E& M7 ^
[attach]45740[/attach]
# U4 C# e* H1 j" q% G, {& Y
[attach]45741[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
1 x9 C- b& H$ B- ^& W[attach]45742[/attach]
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
4 p4 s$ t2 E6 V. o: j3 Z, j0 ^2 u[attach]45743[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
5 @7 d6 [3 R) s, S) u
[attach]45744[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
6 l/ W. S3 M7 t+ F% `% @* J
4.3、保护功能：4 s. x: L e% w4 a( o# Z: [
+ P& U5 G; i/ z7 N以下涉及过流保护、短路保护的测试。 0 q% t0 ]7 q2 Z" v
* y# m7 W7 g( Z4.3.1、过流保护：
9 H% x, `* ]2 e, ?
- [& K0 m; ? }" e" D1 j( |[attach]45745[/attach]
% [4 x% I! T! \
4.3.2、短路保护：, b! t3 Z- I0 O/ O/ P0 @6 \
: z, s- w) d5 }, z ^0 z7 l功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
* l- ?! ^# l- g& ]9 b
* _, M/ q3 l# [+ z& v[attach]45747[/attach]
# t; q# g$ H% H) M
4 y; a H: `4 ^# ]
4.4、系统温升测试
0 K0 l6 P$ x* Z4 b- r
) \; y2 z# C, o( ]4 j2 d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 1.5A。
: \: U! p4 T9 Y+ S* l, x9 L
$ q5 p) F0 ]! @# f& n! k1 m) c' Z[attach]45748[/attach]
测试样机及配套外壳
温升测试：(℃)
R# I) ?) V/ A3 I; P! _3 u5 ~- d* k1 f5 W6 \
[attach]45749[/attach]
0 ]" J* Q, G+ ^4.5、动态测试：7 ^5 V( N( X7 D+ t
输出动态负载电流设置为 1.5A 持续 5ms/10ms，然后为 0A 持续 5ms/10ms 并 持续循环，上升/下降设置为 3A/us。(1.5M 22AWG Cable)
4 N, b# e5 M* Q* z& @
: g& y6 X; F( G' o9 g5 ?[attach]45750[/attach]
4 x" c$ D8 z3 s% \[attach]45751[/attach]
AC90V 5ms
# ]* b, o9 v' g3 o
[attach]45752[/attach]
AC90V 10ms
6 J/ S3 H) i- H, a' h- K
[attach]45753[/attach]
AC264V 5ms
$ ~6 B3 t- f3 Y
[attach]45754[/attach]
AC264V 10ms
( e g- v1 w0 X# N0 I* h5 o: ?' L
4.6、系统延时时间测试：
z p$ R: o* c+ i2 F; j/ P
" p. }0 h" q3 M2 s% O[attach]45755[/attach]
: k6 M' N' ^" J9 B
[attach]45756[/attach]
TON_DELAY @ AC90V，100% Load
9 A+ h) U. @# U7 I* W7 L4 r+ A[attach]45757[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
7 \* Z1 C7 A! a[attach]45758[/attach]
THOLD_UP @ AC90V，100% Load
- D, u5 x6 k8 f8 B( g3 P[attach]45759[/attach]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
/ a8 S3 V# R- {% x* {% R3 D& I
4.7、其它重要波形测试：
3 k' W5 i* G$ R X
4 w- \; q3 [, A/ ^4 iDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
' Y! h! K8 k. ~0 m7 e3 P5 }+ g1 _' {/ X- w
[attach]45760[/attach]
AC90/60Hz，100% load
Y8 B$ q5 a& s+ v3 Q: d
[attach]45761[/attach]
AC115/60Hz，100% load
* J4 g+ X0 u* ]7 F[attach]45762[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
5 i; Y& v4 P3 m8 }& [
[attach]45763[/attach]
AC264/50Hz，100% load
其他波形测试
+ E+ l* L9 X6 M5 R, _+ |/ }# S# [- z+ e, a" C# ?/ T
[attach]45764[/attach]
AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压
- J8 ` j7 j3 h6 L6 }0 k$ V
[attach]45765[/attach]
AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形
/ M" A4 k4 v/ E# w" U I* t5、EMI 评估测试9 a( a. r' {9 w- Q! D
" s0 i8 W& ?" h7 E5 W: z
测试条件：
, f2 w: U4 m2 @3 u+ y, a& L) U e; n x$ m& |
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
! j( E; O$ n+ c9 L
: S* _* B# u3 A. x) `& O8 `. K# S: e输出负载用大功率电阻；
8 k# y, }2 f2 g% A; U4 l8 ?# n* p& M* D, e1 b: ]% `+ @
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
" E7 V9 y4 ?' V, t% J: x
) t! x" }" P1 d: M[attach]45766[/attach]
AC120V/60Hz 传导 L 相
- F/ ]3 G: O) a8 k4 }+ i; O j, Z
[attach]45767[/attach]
AC120V/60Hz 传导 N 相
6 ~1 s: G" H9 W+ b& W
[attach]45768[/attach]
AC230V/50Hz 传导 L 相
: e4 y+ H$ a( a) s& ]7 W. C1 {
[attach]45769[/attach]
AC230V/50Hz 传导 N 相
9 h+ q8 n7 b3 t6 O- K. d3 u
[attach]45770[/attach]
AC115V/60Hz 辐射测试
|) T) T2 P; K# F; i1 Y
[attach]45771[/attach]
AC230V/50Hz 辐射测试
, o1 d8 \( G5 A! _* d6 I: |2 Z
| 欢迎光临 开云手机版登录入口 (/) |
Powered by Discuz! X3.4 |