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标题: 高集成度的27W电源适配器方案，这两颗芯片功不可没 [打印本页]

作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-9-22 18:14
标题: 高集成度的27W电源适配器方案，这两颗芯片功不可没
本帖最后由思睿达小妹妹于 2022-9-22 18:39 编辑

在我们之前的文章中，介绍了基于思睿达主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。该方案全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%。

接下来，将要介绍的是另一个电源适配器方案，控制IC采用了思睿达主推的CR5159TN 和 CR85V25RS，输出功率为27W。该方案与之前的方案又有何不同呢？我们往下看。

01、样机介绍

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27W 方案，输出9V3A 的工程样机，控制IC 采用了思睿达主推的CR5159TN 和CR85V25RS。

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CR5159TN+CR85V25RS 工程样机示意图

CR5159TN

CR5159TN是一款采用内置高压功率MOSFET的高集成度、低待机功耗CCM+PFM混合电流模式PWM控制开关。CR5159TN轻载时会降低频率，最低频率22kHz可避免音频噪声。CR5159TN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。CR5159TN提供DIP-8L的封装。

特性

● CR5159TN 是采用内置650V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力；
● 内置同步斜坡补偿电路，消除次谐波振荡；
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
● 全电压输入范围，待机功耗：< 75mW；
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
● 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；
● CR5159TN 还提供VDD 电压从8.5V 至36.5V 更宽的工作范围。

基本应用

● 电源适配器

● 充电器

● 存储设备电源

典型应用

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管脚排列

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管脚描述

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CR85V25RS

芯片特性：

● 支持CCM&QR&DCM 工作模式；
● 内置85V 功率MOS 管；
● 可自供电，支持正端/负端应用；
● 精确的外围电路；
● VCC 欠压保护；
● 最大支持150kHz 工作频率。

该样机大小73.8mm×36.8mm，AC264V 输入待机功耗<75mW，平均效率>87.3%，能够满足“能源之星V2.0 VI 级能效”与欧洲COCT2 标准；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能；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，CR5159TN 还提供VDD 电压从8.5V 至36.5V 更宽的工作范围。

样机的变压器，采用了EE22加宽磁芯（PC95材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

02、样机特性

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。

2.1、输入特性：

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2.2、输出特性：

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2.3、整机参数：

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2.4、保护功能测试：

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2.5、工作环境：

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2.6、测试仪器

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03、样机结构信息

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。

3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

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（2）PCB 版图：

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3.2、变压器绕制工艺：

（1）变压器电性及结构示意图：

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（2）规格参数：

1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC95 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6）初级绕组感量Lp：1.5mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)变压器参数：

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3.3、元器件清单：

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04、性能测评

样机性能主要是针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。

4.1、输入特性：

本样机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。

表1 、无负载待机功耗

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表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性

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表3、输出板端测试的效率特性:

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4.2、输出特性：

注：以下数据均为板端测试：

4.2.1 线性调整率和负载调整率：

表4、线性调整率和负载调整率

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4.2.2、输出电压纹波及噪音：

注：纹波及噪音在输出板端测得，在此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。

表5、电压纹波测试:

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纹波噪声波形图：

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Fig1 R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load

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Fig2 R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load

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Fig3 R&N@ AC264V/50Hz,9V3Ano load

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Fig4 R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load

4.3、保护功能：

以下测试过流保护、短路保护功能。

4.3.1、过流保护：

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4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

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4.4、动态测试：

注：输出动态负载电流设置为10%持续5ms/10ms，然后为90%持续5ms/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/uS。

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Fig5 AC90V/60Hz,5ms 9V3A

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Fig6 AC264V/50Hz,5ms 9V3A

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Fig7 AC90V/60Hz,10ms 9V3A

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Fig8 AC264V/50Hz,10ms 9V3A

4.5、系统延时时间测试：

注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。

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TON_DELAY @ AC100V，100% Load

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TON_DELAY @ AC240V，100% Load

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TON_DELAY @ AC100V，100% Load

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TON_DELAY @ AC240V，100% Load

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VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

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VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

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AC90/60Hz，9V3A 100% Load

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AC115/60Hz，9V3A 100% load

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AC230/50Hz，9V3A 100% load

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AC264/50Hz，9V3A 100% load

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AC90/60Hz，9V3A 100%load 输出Vds

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AC264/50Hz，9V3A 100%load 输出Vds

06、温度测试

测试条件：40℃环境下满载测试。

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07、EMI 评估测试

7.1 测试条件：

输入：230VAC50Hz
输出：9V3A
负载类型：电阻，限值标准参考：EN55013、EN55022B

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传导L 线测试PK+AV

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传导N 线测试PK+AV

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辐射测试PK+AV

7.2
输入：110VAC50Hz
输出：9V3A
负载类型：电阻输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B

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传导L 线测试PK+AV

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传导N 线测试PK+AV

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辐射测试PK+AV

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