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标题: 两颗“芯”，带你参透24W电源适配器方案的奥妙之处 [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2023-5-18 11:38
标题: 两颗“芯”，带你参透24W电源适配器方案的奥妙之处
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-5-18 11:58 编辑
% Q: ]" Q9 P0 T9 d O5 O
, ?0 o) s L% s0 { W电源适配器又叫外置电源，是小型便携式电子设备及电子电器的供电电压变换设备，常见于手机、液晶显示器和笔记本电脑等小型电子产品上。
8 C6 J6 L6 W- m( [; ]2 K9 G0 A9 L, s1 r, Q4 H! L5 P
电源适配器广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备、开云手机版登录入口、电脑机箱、数码产品和仪器类等领域，并且在这些领域都有着不可忽视的作用。. b" D' }7 R( s/ p7 F1 d
& O" e" b, h2 L- [9 v7 V1 g今天要给大家介绍的是本公司24W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。以下为方案的具体内容：
) T' G4 I0 C. l) F6 d. J
$ k/ l4 d" t9 a2 A' {" x0 |3 U01、样机介绍
7 T( l' r. |) f" I
8 V. q2 ^. P3 ^: A. i8 T' ?! X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24W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。6 t& b, _5 B2 ]1 E
+ D/ ]% ~) N7 Z! @[attach]47613[/attach]
& Z: |& u4 w6 I1 Z! ~8 C4 A, i[attach]47614[/attach]
- D. [& }# G( x$ v9 Q: sCR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图
% F! g3 ~/ ?+ O" W' O" jCR6267SM芯片特性：
7 X: x$ g- w; `8 [+ e+ h5 ^' J& V' N! f4 {: }
CR6267SM是一款高性能原边检测控制的PWM开关，待机功耗小于75mW。CR6267内部采用了多模式控制的效率均衡技术，用于优化芯片系统待机功耗和提升效率，同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术，保证了芯片在批量生产过程中 CC/CV 输出精度，内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围（90V~264V）内输出恒定的功率。 u& E+ `0 h8 h
8 x' d4 X* G+ N/ _ OCR6267SM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），CS引脚悬空保护，输出短路保护，内置前沿消隐电路，输出整流二极管短路保护电路，输出过压保护电路。而且内置所有PIN脚悬空保护功能，使得芯片具有更高的可靠性。
9 @" ^' @/ P5 O4 i/ U& C7 ~7 M m, i$ P
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
6 l* n& X9 q5 z+ O● 待机功耗低于75mW
@8 P) g! l9 u( Q$ H● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431) C# a3 f, Y9 G/ i2 t5 J7 y4 Y- l
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出) U0 T( O5 g4 T8 G1 @( w
● 可编程CC/CV模式控制
i! |+ H/ q$ q: v! C4 K5 P● 高能效QR控制模式0 J* M3 S9 \# H8 W6 r2 M
● 内置输出线电压补偿功能6 G4 ]" ]$ K. e. z9 j
● 内置初级电感量偏差补偿功能
. U _+ g8 z4 T9 Q, `& f● 内置全电压功率自适应补偿功能9 {& e }# s0 [/ }" V% X9 O, Z
● 动态负载响应功能
& t2 k- L- u4 F3 M# X: {1 j● 内置过温度保护功能& v3 P5 M6 X( X
● 内置输出短路保护功能4 }# v* C9 x u8 @
● 内置前沿消隐
^5 j+ l- P/ V2 R● 启动电流和工作电流低. {( v3 _; v- }; N
● VDD端过压保护和钳位保护
3 P8 u, m z0 B/ z- v! ~8 P. W● 逐周期过流保护
: P A+ V% ~, G2 P |' ~● 内置输出整流二极管短路保护7 ~7 E6 q. K# ]6 R! Q h3 Z6 K
● 内置输出过压保护功能2 J! R o! N* r: C& C' n* l
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
& e* o, y: d* `● 4个引脚散热( q( n" T0 X. d
● SOP-8L绿色封装: C1 v/ z6 u5 T6 w
: C# H, s+ K o; w3 F* k9 `) l( I5 A基本应用
. r. J0 v9 d. R2 H9 }' z● 小功率电源适配器
. k7 b i' F+ [& }● 蜂窝电话充电器' @/ U5 \. X: |/ X
● 数码电源充电器
5 p( {- Q8 [4 e● 电脑和服务器辅助电源
. i3 N5 C$ ]9 L5 S. }" y+ U● 替代线性调整器和RCC6 P: E" \8 q8 v# m) N
7 V. j" e& F# z
典型应用
9 {2 U! y. V) k, p' l8 v1 Q[attach]47615[/attach]
9 R6 h0 s9 q# l0 Z; A引脚分布( @+ R! @8 V/ e3 y- ^! {
[attach]47616[/attach]
2 r2 @) Q0 y, Z- |) f
引脚描述
: l3 u C0 w) t H. |% z, V6 t[attach]47617[/attach]
# _/ j; B) t7 a% ?- I+ LCR85V25RSA芯片特性：
& f" a) ~, U; M3 D9 m, [1 t6 W9 }
( k' {7 t$ X& n4 L: N/ ~4 w) T● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
3 G$ F: s. d# n# i' ]! H● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
7 ?9 \1 r" {$ C● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
6 \2 s1 Z, A! i, }% k7 q
- s1 D8 p& E$ o' ]8 e该样机是一款基于CR6267SM设计，全电压实现12V2A 24W功率输出。AC100V满足启动时间的条件下，实现AC240V样机待机功耗<75mW；典型输入电压时平均效率>86.8%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。
) i1 ^+ M( J+ h# B9 @, G
4 M# D2 g0 p' B7 |' U样机尺寸W*L*H：74*37mm*25mm，样机的变压器，采用了EE22加宽加厚磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。+ w0 S! m7 ^ R& Y
5 V( B; R, g9 r0 `CR85V25RSA是一款采用内置85V功率MOSFET，具有CCM&QR&DCM模式下工作的同步整流IC。适用于输出2A电流以内的应用。
" G6 k; W9 L, q. t$ O4 e! G6 c
02、样机特性
. ~# l3 `; |) v* I7 V' _
* f. L N, P& ?; ]# ~; A! M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。
3 r) c9 v5 P; R; C% e3 M: N1 ~5 x9 W2 K$ Y& |# n W
2.1、输入特性：
3 P" A k% ?0 I: E[attach]47618[/attach]
& c, E! U2 V1 X2.2、输出特性：
7 j! a `) W w: W' q: b" C[attach]47619[/attach]
( `% t. p4 U5 B% [2.3、整机参数：* {$ @7 b& ~' v# ]
[attach]47620[/attach]
. p7 {! L0 g+ U. O2.4、保护功能测试：
& m3 `& A; A- {4 C) r- N" f9 N+ h# e[attach]47621[/attach]
& I# D7 O! L( V3 K! i2.5、工作环境：& x8 t4 P4 Z) x# g2 o. h: U
[attach]47622[/attach]
# x% @8 M5 G' q0 f( U& a2.6、测试仪器
. b4 ]1 \1 ?0 b[attach]47623[/attach]
& \- y( p" V: ]8 \+ }- U# ]
6 f* J* W& h/ x4 M' X/ O7 W03、样机结构信息. b2 U6 [2 b& a) p) _
" z( K o: \8 \( ~6 c本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。2 w9 O; _, y! n* r+ x; t5 v- Y* m
/ z' } e8 I( R+ X3 @) {3.1、电路原理图及PCB版图：1 n7 r. I4 ~1 s1 Q
2 f& p: q3 T6 O+ r+ @原理图：
' I; \) s$ w+ N& `[attach]47624[/attach]
N5 Y) T- }9 z! ]' H6 k
PCB版图：
. u( w- T/ V' A$ k% a7 p
9 \% W/ j" h( N1 u9 l5 H# l: t3 s[attach]47625[/attach]
顶层布局图
7 X$ W. ?. g, ]3 a
[attach]47626[/attach]
底层布局和线图
/ k6 i( r N2 U/ l3.2、变压器绕制工艺：
% ? f1 i G( o7 h7 a& E
$ Z6 L) I5 W- K% C7 [% i2 s（1）变压器电性及结构示意图：2 L6 X. j! w0 _% \ x
[attach]47627[/attach]
# ~8 W8 l4 M) w- T7 t/ P% p0 c（2）规格参数：) b+ a0 ^* l8 n
( W4 N! c' R, V& p' l8 l& [1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；; l" X( P* D% E9 O
2）材质：TDK PC40 或同等材质；9 v" C* T) Y8 j% p: d; [
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线% n. k7 w ?- a9 O( g3 K
4）次级: 三层绝缘线
2 G* _1 Z, v' b+ e5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质$ u1 W/ O3 d! P$ Y# ~8 n
6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
" m8 ]$ S9 X# d8 J: Z4 R7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
* J1 a9 ]: ^, G8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min+ b6 @! P# h8 x7 h* g3 u2 p
9）成品要求:浸凡立水$ M- b5 U0 d" f5 M! n/ Z8 R: N+ u
7 F, X6 w0 b& D) r; b) A4 {
（3）变压器参数:
9 H0 j( y: Q9 o4 j# `' a[attach]47628[/attach]
3 L- h ]* ]8 w5 i) z! E3.3、元器件清单：
, y k( N6 u! `7 u% I# c& Y- E[attach]47629[/attach]
2 X4 x9 L- G f3 U, X! z8 B8 Q: f) N
. n1 t' K$ }$ v04、性能测评
6 M# e( \0 x b; }! I! [
9 {& U+ t; t* \/ R" 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。
) h. T/ i7 e; K/ Z. L7 z$ K$ _$ f' g0 _5 ~ l) @
4.1 输入特性：+ O2 o6 ]/ \& ^. J: ]' d& S
- i A, g) I- K) E$ U+ D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。
% O9 b" ^. y ^. M2 s
# y$ A8 _& B+ T表1、无负载待机功耗:. H1 D8 G. x7 E. q/ _
[attach]47630[/attach]
' q* v0 }2 ~% K+ w$ N表2、输出100%载下的输入特性
9 K2 F7 X4 X8 h$ P8 _& J# X[attach]47631[/attach]
7 x8 E$ P% B" H, y( E" Q; c表3、输出PCB端测试的效率特性:3 G, r& i" A, f X0 B$ L
[attach]47632[/attach]
, ^2 [" k+ H. P# r, s+ g
4.2、输出特性：1 f1 N5 n! k! N) O. C) e v
3 q0 p7 j, t5 Q( n注：以下数据均为PCB端测试；
+ ^% A& F% y( M, B( ^" [
+ w1 w5 i0 i' @& Y7 ?( o4.2.1、线性调整率和负载调整率：
" ]0 a+ V& f/ ]2 s% _$ `0 U[attach]47633[/attach]
1 R" r" @1 b8 Z4 E9 r4.2.2、输出电压纹波：
. U* Z- Z2 s# p) [& C) u/ k4 f. W' {: d+ Q6 `# S' R
注：纹波及噪音在10cm线端测得，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。* b4 ^7 K1 p9 _+ S) v& U# T) { p
8 m* ^: r+ P5 z* O% p
[attach]47634[/attach]
- v& Z1 h3 F6 U% L9 ~
纹波噪声波形图：
$ d) y: s$ y6 D5 g[attach]47635[/attach]
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load
& e) W9 I+ e1 q. V R* o[attach]47636[/attach]
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
( j; Z: w5 m x* p. v, {5 b[attach]47641[/attach]
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load
/ N; K- l& `. d& o8 N5 u
[attach]47642[/attach]
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
: G/ k: J8 | c- l6 r: @6 W4.3 保护功能：: Q" g* ]* X" b' f
* _- I9 D1 U" x1 q$ L以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- t. [" l. _" I$ G
0 {* z# M% R5 `5 k: `4.3.1 过流保护：. a7 `- j) D5 u4 y# f; e
. E/ [; ]9 v; D0 k# v3 C5 v
[attach]47643[/attach]
# l, R8 P: [# E! x3 [: G2 I
2 ~/ `: `* D' J; y" s$ T4.3.2 短路保护：
5 c+ d: i# B0 v" f! W
+ H! L c0 J6 G( j7 g4 E/ d3 V功率计限流电流为 2.5A
/ Q m% n* t# ]( H3 M" B6 k) K" o" h5 f5 R9 [- W0 e
[attach]47644[/attach]
' X/ Q; B: D, y; k( {- G. m) \
+ g0 | E" Z5 z6 }
4.4 动态测试：6 W! W9 k f6 V
' ^0 r4 H! j! `# C0 T* s5 z% Q# b+ ?
注：输出动态负载电流设置为2A持续5ms/10ms，然后为0A持续5ms/10ms并持续循环，上升/下降设置为5A/uS。
$ ~$ }# \: n# b$ ~( s7 [; H2 z, W5 A* M5 M
[attach]47645[/attach]
0 C( g7 {3 ]/ ^( P& v1 g5 N) ][attach]47646[/attach]
AC90V @ 5ms
) a8 Y1 K0 Z( z[attach]47647[/attach]
AC90V @ 10ms
4 H! x( x( f6 _" _8 L! J1 v[attach]47648[/attach]
AC264V @ 5ms
; p. o- I% V8 N P6 Z
[attach]47649[/attach]
AC264V @ 10ms
3 E: V9 Z7 E! s' y5 W
4.5、系统延时时间测试：8 m( P5 U& S1 P- B! c0 P
! b- M' F* H) i5 ?) s
注：AC端、VO输出端波形图。, z6 K& u8 h: a
" p- O8 p w; o% ~0 C2 ]6 ~' i1 r[attach]47650[/attach]
6 C' \8 D/ |7 q# F( R' O: W% I+ ]. F[attach]47651[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
5 k# H8 o) D8 v }# v[attach]47652[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
& D& a: l; j$ L9 V[attach]47653[/attach]
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
! o; W7 x5 K) r: W W3 o1 X& P
[attach]47654[/attach]
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
9 b$ i% `6 P8 b1 m7 ~$ q6 G- B05、其它重要波形测试
5 S, V+ x; ]9 Y A3 S5 S3 [ y; |2 i
DRAIN端、CS端波形图：
# T. c, H+ N8 R& r$ T1 k* R5 t0 C5 Z2 U. e
[attach]47655[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
4 E/ F) c, y& g- H0 o. p& M0 g
[attach]47656[/attach]
AC115/60Hz，100% load
5 @$ p* Z( R: f% ?! q" d0 c: N
[attach]47657[/attach]
AC230/50Hz，100% load
: L* R0 C2 Z( {, L- ^[attach]47658[/attach]
AC264/50Hz，100% load
. L# \; B8 r+ n9 s: }( {& N1 t[attach]47659[/attach]
AC264/50Hz，100% load 6267电压应力
4 {% _# G" `7 Z* h* y1 R[attach]47660[/attach]
AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力
$ u4 O# P8 k; Y: O& T06、温度测试* G7 k/ d1 b3 l/ }) U& O* R
( ^6 L) u1 S' ~4 \+ j+ w
测试条件：40℃环境下输出2A测试。
! ~6 Q! b6 k, `' ~% }, D5 A& m7 S4 m[attach]47661[/attach]
8 k* `8 @! l$ v( X. q- z; h
07、EMI评估测试
* o0 Y% v2 G4 L! I" i P+ T* h1 k; i& n! `
测试条件：
/ C4 n' I0 q- v3 T' |输出电流：2A 负载类型：电阻。$ D e) T& S8 s9 c( z+ N
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
' c5 C& H( W5 X) p# E) L7 W[attach]47662[/attach]
AC230V 传导 L 线测试 PK+AV
4 q) p' A% H3 z- j
[attach]47663[/attach]
AC230V 传导 N 线测试 PK+AV
' a D3 q9 o8 I% p. W
[attach]47664[/attach]
AC120V 传导 L 线测试 PK+AV
8 z- h" ], E5 }- q9 E7 l[attach]47665[/attach]
AC120V 传导 N 线测试 PK+AV
! w- x/ d4 B" Z- b6 G3 @/ [[attach]47666[/attach]
AC230V 辐射测试 PK+AV
3 e9 J# P4 F* M6 S* R4 j
[attach]47667[/attach]
AC120V 辐射测试 PK+AV
4 e9 A( J& v. s7 i8 }" R. Q[attach]47668[/attach]
AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容
8 _ o8 ]5 ^6 F5 N* a7 s[attach]47669[/attach]
AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容
) j7 ?* I1 O' h E
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