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标题: 一步到位满足充电需求！安利你一份实用的10.5W充电器方案 [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-12-1 11:30
标题: 一步到位满足充电需求！安利你一份实用的10.5W充电器方案
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
5 u- e4 ?" F& A( v3 ~- G
% j! m; d. ?6 B0 w1 }+ G本文所介绍的是基于本公司主推的CR5241 10.5W充电器方案。其中，CR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
, _; ^; Q2 ] ^% k0 D# k1 A+ H1 `$ J/ n; A8 f- [- [; F0 j3 r
01、样机介绍
& q- Z* ~3 J, a& ~
+ I4 [% ?, x/ \' B2 R5 E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10.5W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5241。
) E' d' W6 N1 z0 ^1 ?
( b1 q7 z$ h7 [% B# ]6 o[attach]46741[/attach]
% p/ s0 W; Y1 B' {- l[attach]46742[/attach]
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
; h, a5 I) T) h5 a# T
关于CR5241
. G) t- h, ^4 ~. d" K+ ^& E/ h6 X" b& Z# _2 _# }5 Q/ S
CR5241是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
: ~5 A' X' I$ H: d/ r9 w
r. E- f: o7 @: }1 Y( @" I/ LCR5241在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65kHz。当负载逐渐减小时，振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。7 T2 O% s, u' @& t7 ^) z3 O9 `& R
5 W8 A o0 R8 U. `! w2 k% G1 C3 d
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。; Y; p6 w2 a" [1 z2 z1 t
3 Y H' z/ b2 T( }! B6 r7 y7 K! i
CR5241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。1 n7 k* e/ ]$ j# E& O. p+ o) L
- U! g' c, ? a7 ] e芯片特性! ~ M' |+ ~, Q- L9 ~- V
( i1 C5 M) o. J8 i4 H' r● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
2 k9 v9 z) |# P0 e9 C% V
2 l0 |* C c: w, ?3 c: z' a) x' P● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
) C6 U# Z4 Z/ }9 N% l+ i& f. e) W) j4 Z8 A& D* I, a y1 m
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；* v: A5 V$ q; r6 @6 e! J, ]
; l! F. b) o: I1 V
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
/ Y% u* C6 \: D" a- s+ Q! l1 R2 p' Y" u8 o) r( r4 f; K$ b
● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>80.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
) O7 j6 |* L" u% f- K5 j$ x1 {+ j
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；- Z F7 V/ W- h% I1 E* D
% {: z8 W& U9 e( g● 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。
- d- T0 E, ^3 g, V
3 |0 j7 z# O' d6 `基本应用
& X4 J( ]2 x2 F8 d/ Y0 @6 M' P# \& g, Z0 J
● 电源适配器: n( C+ m+ `5 X9 J. f
● 开放式电源2 U6 e2 ^( S) @ I& M1 t
● 数码相机和摄像机电源
7 N! X0 ]& S: Q1 d! y( W$ J0 T● 电脑和服务器辅助电源
& A; W( c& [5 h● 机顶盒电源
, P) H6 K/ |" z* h. H* [ ^● 掌上电脑电源 r8 |2 I3 b) k; ^
4 K4 W* P+ c9 D0 R1 r引脚分布
7 s" C2 p4 C. L; i/ U& P$ x: X S% H) e% E- B+ q
[attach]46743[/attach]
引脚描述6 H: U6 d( r, p% C. Y
3 f" G6 W" C9 p( T8 }9 |
[attach]46744[/attach]
# f P4 R9 @5 G3 W
典型应用
: f8 J4 t% F( A6 s" ]$ u) l9 H' V: g* P3 C7 A0 t0 H
[attach]46745[/attach]
5 y7 X) R8 M3 U( K5 y该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>80.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能；由振荡电路产生的频率抖动，可以改善EMI特性。
, E! S7 D1 x( M- h4 ]; H) d: h) C" S! J5 A
样机的变压器，采用了EPC17磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
& S# A6 O8 @$ H# s- {* x" k, H' {) h" _9 k3 {, g$ t+ e* k
02、样机特性5 q; q. P) C0 O, \
$ g9 m( z( H* c5 t) 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。
. l3 J0 N+ m8 Y% e& X, e8 m. T2 }/ o! y8 J& b1 l# Y4 o
2.1、输入特性：9 N0 @$ g0 s# r! q* g% V5 Q+ x
[attach]46746[/attach]
: R2 R; F" {! S) a! F; h9 G5 R' ~
2.2、输出特性：8 U; W9 P! g2 F1 h0 y t) {3 o- B
[attach]46747[/attach]
( u& h: n6 Y0 e- Y6 ~1 Y
2.3、整机参数：. s& Y4 c* W; j: S
[attach]46748[/attach]
, P# e3 z" _6 b+ n' {/ U/ w$ {
2.4、保护功能测试： L6 g0 \! p9 B& i# Z' C
[attach]46749[/attach]
) G9 s3 k. b$ M+ W# S3 }2.5、工作环境：
8 w" l8 }$ H/ j* p2 E3 O! ~$ t[attach]46750[/attach]
7 A6 W/ {( e5 n) K2.6、测试仪器/ G$ s+ f! ~; L+ q" K+ R K
[attach]46751[/attach]
/ m- W; n! q1 Y, P
03、样机结构信息
1 {# ?, Q. O8 D+ v' ?/ S$ m! S" J+ H
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。+ p5 D# C" G- z0 f
( i: u+ d4 g6 U; G" f- r3.1、电路原理图及PCB 版图：/ Q3 ^; k' ]3 P% L
" u' w# i; ^% V2 S- R8 x# v
（1）原理图：
9 k7 H D5 Q0 f% l( y$ A
6 a* H1 q7 V- W[attach]46752[/attach]
（2）PCB 版图：
- D" t0 T1 _. S$ N5 B
$ u$ W0 E3 m% ~% f[attach]46753[/attach]
/ p: u% o: y$ E! \% I& Y9 q( n8 o
[attach]46754[/attach]
& z, |% L& g; h9 t# k3 r
[attach]46755[/attach]
5 @9 K+ |( F8 C7 f3.2、变压器绕制工艺：
; a+ ?5 ?. S: B" k1 x* ?1 [8 m* }8 P2 s# `6 R* P/ V: R: J/ Z
1）电路示意图：
6 y4 @( S1 S, M# O/ p6 V9 }) _5 \9 A7 B6 C9 P
[attach]46756[/attach]
（2）规格参数：% o6 D6 k' D R- V! d8 M1 @; q
9 H7 G+ Z$ O" j' a m" ^( T5 w1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；8 A+ h1 j, ~$ A. `% C: p7 _
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" R, s g8 t- }7 |4 B3 w4 S3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
/ c4 e, x% b7 D7 A; b) y, W, ^4）次级: 三层绝缘线
7 _+ F% o' P1 |: g8 S$ a0 R5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
# R5 D/ A- n& c5 u1 ]6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ x) D% X7 w0 X* {( H, C0 J' X8 _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）)( m/ z7 g. J9 Z, H2 I4 b
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min* K8 h6 l9 C6 P1 V* _) g6 j3 C- L
9）成品要求:浸凡立水/ H2 M: f' s3 ~6 H
. i2 W+ g6 }/ H& |) K
(3)、变压器参数：, r& n' `1 T; \/ K' T) f
/ i# [$ B! u ]' o$ U# a8 A2 e
[attach]46757[/attach]
1 B5 H, y# Y. T2 v5 k9 ]
（4）、变压器结构图：! m7 Y: K% ]3 y0 Y& [
[attach]46758[/attach]
3.3、元器件清单：
$ J2 ^, V: b9 S7 x) E* J, D! b
0 Q* g5 X% a. G3 f& D[attach]46759[/attach]
$ H. Q3 G/ V0 n) H2 Y/ ~
04、性能测评
* i/ Y6 _( O. i5 m6 s N8 t! |/ v# g5 n! X" T- @
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。
+ b5 U. i' }% v0 M& a! ^% N0 P/ G' t0 s0 p* O, f" v- i
4.1、输入特性：6 Q7 O4 q1 H3 ^' V0 T8 R) m
. K& u* M" D: @2 j
本模板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。
6 c) W" e. l B6 Q
( F' r! P; x v- ^' W& o. R/ ~表1 、无负载待机功耗(无假负载):
, |' P+ y6 Z& y( s[attach]46760[/attach]
) I' Y" K! ?, j+ M2 W* f) ]; b. S1 c
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性! r- N q; ?6 a7 N7 e! G
[attach]46761[/attach]
" i; u- l+ ?& O5 g/ R
3 ~- E z; a: [8 I
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:8 D& l8 _/ ]' T7 n. U U# _1 v9 o
[attach]46762[/attach]
5 ]' g( G. W5 _8 G
* _& f- R0 i' z0 O9 y1 q# k+ ^表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
" r; E; q% v2 p[attach]46763[/attach]
8 e! o( f3 A9 S2 ^2 @
4.2、输出特性：
3 T1 O5 q/ p" O) O& `. ^% G
9 h, @0 [* X) F+ F2 i* u注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；# A6 Z7 K) M6 Z# ^# B* m+ z
& S L) k* j/ X5 S4 R
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
) w' Z* g, r9 y" I
W. e! e$ N' Q0 o' G0 ]4 ]" C表4 线性调整率和负载调整率:- E+ }3 q$ {) V- J# S) y
[attach]46764[/attach]
4.2.2、输出电压纹波：' A. n& K+ V. L
$ w! ~6 q3 D) j" M$ z3 S
注：纹波及噪音在20AWG/1.5 米线端测得，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。
* @% y& @! {3 d7 L I
4 q+ \5 f" f) x$ a2 e' m表5 电压纹波测试9 l7 a0 n* b" Y# C2 F' O8 W0 t
[attach]46765[/attach]
' O9 ]: C* ?+ I+ X8 C9 V( {( _纹波噪声波形图：
) y2 W, s; j1 j! W
Y' x/ ~* S/ W2 N/ _% I[attach]46766[/attach]
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
; c$ e9 N. \# N[attach]46767[/attach]
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load
0 P- |& }5 M G5 ]% K7 k
[attach]46768[/attach]
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
3 f" d6 s9 w/ i9 q+ ]7 i
[attach]46769[/attach]
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
1 [: @ w; D& K* L
4.3、保护功能：
' I8 t7 l- \% n: `
$ t: A F4 v+ _: O* \以下涉及过流保护、短路保护的测试。
% M6 w/ F. R" ?, n% Y' w/ i9 @
4 F, Y! E# C* n" |; H( u( R! M4.3.1、过流保护：# p! W# O( o" Q1 q8 X
[attach]46770[/attach]
* R& n0 |) D& P3 v7 ?! T/ F
# i8 a$ d: D4 F- J
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
9 m8 E2 U# \1 b[attach]46771[/attach]
7 u+ f, I( Q; Y% n$ _8 t7 d$ [
05、其它重要波形测试; {; m/ v9 j6 H: J
4 E" s8 b' A3 Q. k7 hDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
. Z1 S7 F/ B8 K, Z" f7 w u; }+ k" p; m# s3 d9 U# H: Z& d( u
[attach]46772[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
) U0 X l! M, B+ W& z
[attach]46773[/attach]
AC115/60Hz，100% load
' D3 r, a9 ^( c+ d+ g5 W6 t
[attach]46774[/attach]
AC230/50Hz，100% load
/ p: B5 f: o. y$ G% ]4 N8 l) v7 G# u$ f[attach]46775[/attach]
AC264/50Hz，100% load
- \4 m! r! `6 {; i0 P& |) o5 o8 `5 M! f
[attach]46776[/attach]
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
/ k3 I$ E1 z5 |" `[attach]46777[/attach]
AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
) R4 o1 K3 p6 g2 w" N1 n" b8 ?
06、EMI 评估测试* w4 w$ [; W, p
6 A" f( n, L* s( p# M# `5 m' i
测试条件：. T# P' p4 z2 D, i
, X4 x: o: k! I2 Q输入：230VAC50Hz；" r' K2 }$ B; M3 m
输出电流：2.1A；6 s7 R5 K P/ A% w
负载类型：电阻；
* c g9 U& P& B, |9 d限值标准参考：EN55013、EN55022B; ]+ v( a1 |7 q! b* T
/ |( a. G" W( r2 ^[attach]46778[/attach]
传导L 线测试PK+AV
% i5 D% }' d: [* D/ V7 p5 ]9 n[attach]46779[/attach]
传导N 线测试PK+AV
, a- t8 S1 R v2 }4 g[attach]46780[/attach]
辐射测试PK+AV
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