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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
T l6 S$ h) ]9 X! y3 y% H( h
2 y, V6 e0 b# U* B4 Q* j; R: C$ O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。
) B/ W+ y+ z1 @
6 H0 Z3 h$ p4 |& @* r, l: F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。
' t& q- k+ w0 O, i8 ?# D0 Y4 {& W+ r* m1 ?5 e1 f* f# H' ~; E
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：
$ z: r. h2 q |
6 ?8 ^! T0 o. k6 J6 z- U! ]# T2 B+ M- v01、样机介绍
! b: m! `' `3 u i" x. R% D
, {: G) `: X, I" n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。
8 W/ D, A x, q( v) @7 C/ Y8 g
z/ r1 s6 G- g: b; r( |1 }+ I[attach]47613[/attach]
* n: d0 K# B+ `- a[attach]47614[/attach]
- @! a& H" t6 x0 {
CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图
( |- f* D5 L5 U; j1 }
CR6267SM芯片特性：
- l8 |8 w0 B( s7 i; ?9 p% j8 e& {5 |7 ^" ?1 Q' t
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。8 _9 z; n" E( v; h
: B0 r1 |: K1 Y; u' qCR6267SM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。# _5 g( I* Z: n& R/ }7 j& I: C
p" a! M% K4 d" U6 W% T
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
$ \- e, A" H- ]$ q1 G7 U● 待机功耗低于75mW
4 n& g) c2 Z, ]2 M3 R1 W8 M. V1 r! f● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
# }8 w \0 \5 a1 X- k● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
/ k7 k: I/ } T; y5 _● 可编程CC/CV模式控制
9 R( F) [5 `0 Z+ j4 s; E6 s● 高能效QR控制模式' H+ p1 C! V! ^& ^1 o
● 内置输出线电压补偿功能
' r8 D7 ~. _* w" a8 Q# J! \● 内置初级电感量偏差补偿功能
9 N" \$ r0 G" E5 Q, h N2 R" X● 内置全电压功率自适应补偿功能
$ ^/ s/ T" x" l( R& c7 R5 V● 动态负载响应功能
$ {& b1 O# _* h( s● 内置过温度保护功能% _) `$ {8 x; g' M+ Z% ^ T
● 内置输出短路保护功能
+ M7 N+ h: C3 z- T! ]● 内置前沿消隐) C. [$ u Z4 z, f
● 启动电流和工作电流低
L# x$ w% B0 H) q, a, [● VDD端过压保护和钳位保护
5 B% M0 C; s I g: q● 逐周期过流保护% S# |; L/ n* |, t
● 内置输出整流二极管短路保护7 e3 k: {- a1 w6 q
● 内置输出过压保护功能
+ i4 `) Z% F' z( M" h- V( e3 M5 P● 内置所有PIN脚悬空保护功能1 t7 T' s6 l% c
● 4个引脚散热
1 c; R- y2 z6 S& d- h. _● SOP-8L绿色封装
J) i \ E3 I9 ?* s% b4 W1 L: l. R! ?/ T
基本应用8 {- L0 B1 g, C2 [* q5 E& t8 l
● 小功率电源适配器
7 @+ y! x- ^+ x* v; [ S● 蜂窝电话充电器
9 N, U _& |1 r, F' ~! f, ]5 s/ m0 e● 数码电源充电器' O( W7 }1 }6 {- @) \# U' [( Z9 r
● 电脑和服务器辅助电源8 E6 T8 m/ F# W. i" m
● 替代线性调整器和RCC' ~! _4 H6 l3 D# ?9 Z
5 D+ D7 ?! d [ c
典型应用
1 \- n6 D" o+ h; P- k6 R[attach]47615[/attach]
8 s+ f* a% |' R. Z. S \$ J! K引脚分布0 n/ V& m ^$ @1 {
[attach]47616[/attach]
6 v# `5 E# ^# p5 W; m
引脚描述
& {5 U" ]( `' v[attach]47617[/attach]
5 N7 P! R3 O3 z7 I9 h
CR85V25RSA芯片特性：- o! f7 k9 c, F
# H1 r1 X1 J9 \! R% |● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；4 U. X4 J7 L& K
● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；' B) H: y( e1 }& F
● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。$ v) v, I; h; s) N4 d4 q! D$ P
5 a& f5 E" V. b6 X, Y, K; y
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。5 \2 ?8 m( _7 v3 X+ P9 K
* C/ X! e: \0 N0 ^; r( r
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。. f/ U: U7 {7 s, f+ `0 o
! e7 p9 q# Q; W% D* O
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。. s' B2 M3 S1 e) Y; X
: C, c8 C! ?8 o! J; f- _/ b
02、样机特性
7 Z: M% L/ S7 p2 u
( r e' D o5 t' z* U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。8 o! [; P3 G. c$ _/ D+ Y- _8 _* S
! J+ {6 F3 W3 ^
2.1、输入特性：4 q) J/ K! ^% X
[attach]47618[/attach]
- e8 r" J; s$ t' ]8 n' v- y2.2、输出特性：
8 n/ g- ~4 C& L+ }* X, _1 J[attach]47619[/attach]
, [: p# }2 k1 \2.3、整机参数：( J2 H. L- [; D( Q0 g' B9 V
[attach]47620[/attach]
% S8 x7 A& U3 Z [
2.4、保护功能测试：# a: l4 W! y# W H2 [6 T) M/ l
[attach]47621[/attach]
1 O4 G& Z9 L/ s: P; _
2.5、工作环境：/ e5 Y6 Z9 H: o4 y/ W, M
[attach]47622[/attach]
6 C/ I, K. K; h- c6 O3 e
2.6、测试仪器7 v+ O$ U- b+ O( a& k5 m# \% a
[attach]47623[/attach]
$ ~5 b7 Q3 r- v( j* T: Q8 @3 p$ W/ i7 {) U- e/ v' J8 X
03、样机结构信息" `# w3 {! ]* @% P/ [$ u" r1 k
2 O' S$ [& I5 ]& F1 r0 B7 U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。5 u3 \# }/ i) Z1 K
1 D: v% p: A9 H' s" s
3.1、电路原理图及PCB版图：
7 L: w& }) G0 H# M1 E9 D
3 ^ w( m/ ^0 H6 L2 j3 J原理图：
. y+ m7 W0 z5 V3 g* K* h; v[attach]47624[/attach]
% ~3 O5 ~ l& m, L/ I: E
PCB版图：3 }. {7 K% X' n. [7 j4 ^
% C* f7 h3 U+ L7 p" D[attach]47625[/attach]
顶层布局图
0 O6 U; v: I0 N+ L p! u8 R0 M
[attach]47626[/attach]
底层布局和线图
" K: e5 R- E3 k% q! a3.2、变压器绕制工艺：# ^+ b5 a1 {9 p" Y$ j: L5 i
8 @, B$ j% _) P' }* B3 @8 M（1）变压器电性及结构示意图：
3 U% R/ I1 o9 e[attach]47627[/attach]
; w; a/ i9 R+ l3 p( b( W" z
（2）规格参数：
7 ]4 q% Q5 \* B ~ u4 P3 N# ^; N. _- ]
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
! ?# ]- @7 A" e$ o9 M2 [2 q# w2）材质：TDK PC40 或同等材质；
0 D& m! v5 C9 Y3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
& ], Z+ C7 J7 n$ B) [6 [* Q$ x4）次级: 三层绝缘线
1 d4 e+ ~: ~" w3 _6 {6 c5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
9 q# A, x# S! z6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
9 g' L" [$ {( \( F+ ^6 `. J7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)2 y+ [0 d! ~$ q2 N, x
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min6 q& _* J) W. ^6 n( G+ B# v+ S$ a$ J
9）成品要求:浸凡立水9 w0 R+ K: T3 [1 s) `
7 n" r% C5 n1 `8 D; H（3）变压器参数:
/ w8 J6 w/ L; c[attach]47628[/attach]
- [0 y0 g# f$ j( U: i1 L; z
3.3、元器件清单：
/ w* W9 {. H) Y6 w. R! G[attach]47629[/attach]
2 w0 z) I1 j1 V+ q) Y8 C, b4 e8 y" M L5 `. p3 q [) g4 ?
04、性能测评
7 m5 C, P) {) m/ {4 i2 D
4 i: Q; P | W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。
* [7 L% l: z( f. V+ m8 F, Z8 M% Q) R3 Z' O, O- M1 `6 g
4.1 输入特性：: f) X1 t% q- ^
) Z% R7 o) Y0 Y2 O
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。5 s/ M4 O& h0 |9 g$ h; {1 |
1 ?! o( `) Q) B3 m
表1、无负载待机功耗:+ l' o% b+ ?# z- L+ j; Y
[attach]47630[/attach]
# p/ S3 M" J2 w' U表2、输出100%载下的输入特性
( T8 v& x6 m- G2 v4 O[attach]47631[/attach]
' l, O- h4 O9 M0 P表3、输出PCB端测试的效率特性:
( c6 O' G+ w' c( P: K/ z6 T[attach]47632[/attach]
9 u# ]+ i' X. [9 A' p+ l
4.2、输出特性：
+ C, R6 i5 m+ I1 g2 \6 o& ~7 q$ g7 k# V
注：以下数据均为PCB端测试；
6 `& V |3 T. @" H) Q- s V0 b! f" z$ {4 s( t
4.2.1、线性调整率和负载调整率：6 J) J% C2 B( y" W4 s. z9 G. z. x
[attach]47633[/attach]
7 Y0 P6 `0 V a7 N0 \4.2.2、输出电压纹波：- p& M% s( h0 ~# H7 e8 }) f9 c% J3 m
l! ], _: D3 d" b+ r* k) d- N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。
5 \5 W# C. A1 g2 f% o3 |* I/ {" }/ b6 e! b
[attach]47634[/attach]
( B6 e9 ~1 o1 i( t5 G# S
纹波噪声波形图：: p. D; Q9 G! A
[attach]47635[/attach]
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load
& k) T2 H0 N( @: i5 Z
[attach]47636[/attach]
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
- c& Z& L1 ?# D& y
[attach]47641[/attach]
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load
: m8 t2 D4 |/ ~+ s6 l+ q' `[attach]47642[/attach]
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
3 u' S1 w7 {* w( Z
4.3 保护功能：
( Z! B% b Y6 O7 W7 s% u# ~- Y# j4 \, n
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
( w# W7 G$ I( P& r* h9 r% D7 F" V9 [* d
1 L7 p' p1 b- v2 A4.3.1 过流保护：
2 K# `# h+ b6 a# J, P6 p" g9 E1 a% X: V( {* ]$ v4 Y' |
[attach]47643[/attach]
) g2 k7 f K# D" q+ E* P6 e, M# f. s
4.3.2 短路保护：
& y h, n4 Z6 ^/ ]2 e( h. g5 w' y# D, |
功率计限流电流为 2.5A
! m5 y/ I ~& K* a3 f
" J' G1 a0 D" J; M, r" E[attach]47644[/attach]
. d9 d9 m S9 e1 o& y
! @6 H4 {- N2 J
4.4 动态测试：
- ~- B3 r3 ?# y3 b6 y: Y1 V" T' o3 u 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。
% b/ A' D" j4 v0 T) D6 ?6 N/ @: d; u. f6 x7 x0 p2 C! O9 W
[attach]47645[/attach]
% G. b! Q5 q( Z y4 H- j
[attach]47646[/attach]
AC90V @ 5ms
, A6 l1 j' Y) W0 K Z' S
[attach]47647[/attach]
AC90V @ 10ms
0 ?" T. f' A" D2 K$ n
[attach]47648[/attach]
AC264V @ 5ms
. i9 {4 x0 M4 K* h4 o[attach]47649[/attach]
AC264V @ 10ms
; J- i m8 B1 f& P5 D4 v. L1 ?1 \( l
4.5、系统延时时间测试：
5 l. W. h( n/ E% r0 u; l6 Y" N9 }
注：AC端、VO输出端波形图。# K3 D% S& h! W0 x4 B
3 O0 O" S$ @) k9 O! k2 A[attach]47650[/attach]
3 g) V" E/ H, F: v% |
[attach]47651[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
1 H/ i9 b( m$ `' K/ X: T[attach]47652[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
4 [, J2 q7 `# h; q/ O# ]7 x# r[attach]47653[/attach]
VOVER_SHORT @ AC100V，No Load
! `/ J+ j% \: s' ?, I+ [
[attach]47654[/attach]
VOVER_SHORT @ AC240V，No Load
: D( d" h a! `# E! q$ ?
05、其它重要波形测试
1 x2 ^9 @/ h) \. m6 I3 r3 z0 N' B$ e7 ]/ \0 U" B$ l
DRAIN端、CS端波形图：5 t, `4 W8 l- ^: \' q+ M/ x
: Q& s a$ h% x$ K! p. O" K
[attach]47655[/attach]
AC90/60Hz，100% Load
, W3 e. ~$ H0 w[attach]47656[/attach]
AC115/60Hz，100% load
5 m& K1 P8 l5 |: M/ v
[attach]47657[/attach]
AC230/50Hz，100% load
: h, q5 @& V9 O1 O8 b6 Q[attach]47658[/attach]
AC264/50Hz，100% load
0 s6 A( ^# a/ _3 j8 U
[attach]47659[/attach]
AC264/50Hz，100% load 6267电压应力
/ N, H; x7 ^/ D! n4 j4 ]% N" }[attach]47660[/attach]
AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力
% ?0 H; {( r6 O
06、温度测试* D! Y `# C7 U. t3 l
1 i, e e2 L' d% H4 |1 \
测试条件：40℃环境下输出2A测试。
, h. [2 B* _: {* q[attach]47661[/attach]
+ ?- ^' }9 X! G2 L& x. T& l' M
07、EMI评估测试* _* _1 h2 F4 n. ~0 Q
$ Z; n& j1 |: |8 z+ i
测试条件：0 O$ n; Y+ B+ T6 x! W
输出电流：2A 负载类型：电阻。
/ R4 W6 v( J, `+ X3 G限值标准参考：EN55013、EN55022B。5 W8 ?3 d0 P) {3 [! q9 h( K
[attach]47662[/attach]
AC230V 传导 L 线测试 PK+AV
7 |3 y( R) } R- ][attach]47663[/attach]
AC230V 传导 N 线测试 PK+AV
) s% z$ [. A+ k) S7 @+ K$ g/ ~
[attach]47664[/attach]
AC120V 传导 L 线测试 PK+AV
8 Y& J( p3 x c[attach]47665[/attach]
AC120V 传导 N 线测试 PK+AV
0 s6 i* Q/ O, q1 v- l
[attach]47666[/attach]
AC230V 辐射测试 PK+AV
$ t( O+ U$ k# _/ K: e6 v
[attach]47667[/attach]
AC120V 辐射测试 PK+AV
5 _% q5 N4 F8 [- ^4 Y; j[attach]47668[/attach]
AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容
' L+ a% }; {' r; l0 S" J
[attach]47669[/attach]
AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容
) l& [: h4 E6 @, A
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