本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-7-21 12:00 编辑 " W2 W% f J6 ?$ k: @, q
" n0 M1 T; j6 P在上一篇文章中，主要介绍了基于思睿达主推的CR5215SG+CR40V20RSA 12W充电器方案。接下来，我们将介绍下12W电源适配器方案，该方案是一款基于思睿达主推的CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。那么，它又有哪些特点呢？& C0 c8 Y$ x- M3 z) l, n: B
5 b( z" Z" @9 M r+ ~2 C: d8 L1、样机介绍
& t4 E4 u7 ^& a2 F$ T! k6 k* U3 H# P- x7 Y' ~ d
该测试报告基于宽输入电压范围的输出为功率12W恒压输出的适配器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5216SG。0 V$ U$ a0 ~3 v% S: H' Y
9 h2 ~* `6 f1 s# I
CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图 ( o! X v I5 f1 g; M8 _4 m
CR5216SG$ H, D5 f, K7 r6 M/ @
6 c4 Z1 @/ h {. K: c7 i6 d
CR5216SG是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构，因此在应用时无需TL431和光耦。芯片内置恒流/恒压两种控制方式。
2 f) [) @& |& C2 k) e$ w- Y! M( {5 \* s3 n
在恒流控制时，最大输出电流和输出功率可以通过CS引脚的限流电阻RCS设定。在恒压控制时，内置恒压采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯 片的高性能和高精度。此外，内置线损补偿电路保证了从空载到满载条件下输出电 压精度。芯片还具有极低的静态工作电流， 芯片待机功耗低于75mW。
3 F$ k- i6 Z9 {' @
8 z: r7 P* b1 z' ^$ Z& W& g8 a, aCR5216SG针对各种情况设计了一系列完善的保护措施，包括逐周期峰值电流限 制、VDD 过压保护、FB 开路保护、输出 短路保护、前沿消隐、过温保护、电源钳 位和欠压锁定功能。在FB上拉电阻开路，FB下拉电阻短路，输出二极管开路或者短 路，变压器绕组短路，CS 引脚电阻开路等故障条件下都能有效保护，使得芯片具有更高的可靠性。
3 L% s% E7 ^: K- k. Z. S
; Z. m4 E* S! `$ n4 \芯片特性
- n7 u1 U# z, I, B9 V
1 L: \/ F! v5 j) A& L3 W● 低启动电流
5 g8 F" k; ?- e) Q* @* s! J: z# N5 w* l4 T* C0 ^
● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%! B7 I: N5 \+ C* O' \: t
2 h- j) L) i1 d. _
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
* ?4 A8 q2 N+ N6 H2 f, j
/ D/ U. p3 {9 ]9 f● 动态负载响应功能0 J1 ]3 Y8 p) L9 E6 M9 O
, {- r X2 q* z% V* }8 O
● 可编程CC/CV模式控制
y3 ^/ q* O/ ] y) \( d0 [. s1 k' }- U. O* Q# u- E; M" Z" V
● 高能效QR控制模式' s; e9 `7 R: n* u# c3 \4 k
5 Z/ C3 S8 w, I! J; @; E: y5 s
● 内置初级电感量偏差补偿功能4 O. { e8 P) D: p5 ~6 B% B
7 |! n" Q" D0 B& E: r# |9 p5 [1 N● 内置输出线电压补偿功功能8 v( V* e W p. c7 z+ ^! ^
* I4 j1 ~" k9 w
● 内置全电压功率自适应补偿功能
$ s2 @, M' @% j) S6 ?7 s* B7 I4 `5 n+ |% i! h4 I G, H
● 无音频噪音控制技术; G+ {/ \! Y$ i0 r9 w
) M: P3 A, S! T' b
● VDD端过压、欠压保护功能
% u$ }' W0 Y3 c- S6 h! Z# e2 U
! ?% y) {. `% q$ e● VDD端钳位电路
8 q& r- _ F' ^# D& y7 l$ Q v
: N! C W2 J9 a+ F● 内置输出过压保护功能
( L6 O* U$ b) W7 p0 W" \& T0 X& C5 z8 r, _* c) x# E& L
● 内置FB开路、短路保护功能0 `* i; t! G' B+ k; ?
# E: w' c- Q" L* D: ~. w● 内置输出二极管开路、短路保护功能. U; j4 b/ E- r7 j
4 x' g' `" H; i2 J7 A; @● 内置前沿消隐电路" t4 R, A; d2 L( _; }7 e* [
, ]- N- \9 Y4 }9 H) H; i# H
● 逐周期电流限制
& H) O T- ]$ ~" d9 C, ?7 |) z+ D( U7 r4 B1 o7 T; g
● 过载保护功能5 _; n! c, y2 u: r( ]$ ^
# G5 o4 k4 q8 S6 T$ D' e& Q- `7 s5 o
● 过温保护功能" `1 W9 D2 S2 ^ w: c3 [4 K D
2 U8 a) ~( [0 A$ l$ Z6 w( Y● SOP-8L绿色封装7 b+ u$ l/ m1 L; d7 F3 m# b
4 c# W4 ]* ?" ?) a! Z, c基本应用
% @1 {4 f+ l" N2 K8 [, @' A0 d' r' V6 r K: [( w& E5 B
● 小功率电源适配器
: D. l1 P7 l* J, q, ~7 w- W+ I; x* E# f- Z0 g
● 蜂窝电话充电器
3 _, O" H5 E s# C& b0 E& T$ n9 p; X
● 圣诞灯、LED驱动器
! d7 s, [, j a& f! @
6 g6 q1 x4 ?7 Z; n5 O- P3 O- R- X● 替代线性调整器和RCC8 e4 e* s' c7 v, R
# v6 u! S, B. O: i$ B/ T
典型应用. k3 m: H4 j/ v
: E" w- G3 c5 [1 f) i4 d
0 t* K& o4 w' X6 B2 g: C管脚排列1 b4 x+ F2 R7 z/ _
管脚描述
1 a: I. P4 ]) v* _' S
3 V0 ^" G5 ^1 A8 G
) L* W% A7 [& S+ W6 B. H1 U! G7 u5 b( S7 ~( o+ |
该样机是一款基于CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC230V样机待机功耗<43mW；典型输入电压时平均效率>84.3%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CV输出精度。' j" ^6 D' }- d [- k
; w3 i8 E( T' [1 _9 l6 V4 d
样机尺寸：长宽高54*35*20mm，样机具有“软启动、OCP、SCP、OVP、FB开路/短路保护、OTP自动恢复、输出二极管开路/短路保护功能”等多种保护功能。) `: {% L% W w# n; _& e( [3 c
1 H) ^+ Z' @# r% {3 X3 Z
样机的变压器，采用了EE16加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
# u, V6 a$ H; u# n. P+ s, U, @5 K5 d2 F
2、样机特性
7 k0 d7 J/ J, y! ~1 i0 |0 A: X3 D5 [) ~& _! h- L
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。
% h9 l" A2 f+ F* F! p. o3 I. l5 N- ?# z+ b
2.1、输入特性：( H( M0 I, x I' K7 `
/ x$ n8 o, K Z
2.2、输出特性(Line END)：
) h# }2 x/ ?5 X
1 t- @ e+ z1 x4 d6 X- V/ V
2.3、整机参数：
0 u( X R9 g8 P9 [* l, ~" G4 S
2.4、保护功能测试：0 C* l. F, f8 {# I6 O
& `0 W8 i' Q0 P- H A% q
2.5、工作环境：9 T) ^ ?. r# `6 z! t
9 Y; ?- z$ |0 S$ w/ a2.6、测试仪器：
1 T3 Y8 ]: t; p7 G) j
0 X* j: N' P* S3、样机结构信息
+ N& c$ m- t/ @
$ h3 R& p( i$ e0 `3 \, K8 F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。
^6 q5 l \. O2 [ U1 |
! \5 ?3 A; i% j j& U3.1、电路原理图及BOM：9 @2 S: u/ M+ u Y9 `, x0 O/ T
& P& T7 p4 K, y3.1.1、原理图：: s8 Z( `) G& \" J5 d0 e+ Y
0 C7 K1 N( ], e7 f5 b) b. `, A3 K. s8 i- U0 @
3.1.2、元器件清单：
! L. T) l" u0 M0 T, H) d' P- m+ k9 K$ {* {* v0 }3 W9 B
9 a. t) A* p( p2 K0 `
3.1.3、PCB布线：' t8 u9 I& p5 y" D3 t$ g
( m+ @; e6 \- T# t7 A& b
PCB顶层布局
" t, I( x5 T4 i( ~! b
PCB底层走线 9 E6 _. h' N7 n( p
3.2、变压器绕制工艺：
# t) u: y1 D% {% ~" i1 C
5 S+ T) x0 N" u% o3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
$ G! X& H0 p9 a B, G& u, @. A( n8 g8 Y3 l5 ^3 o$ \
# e: P1 z9 S1 E" ]& Z7 b% G/ h5 i ^6 L- ~* i2 A7 V
3.2.2、规格参数：
$ I6 @+ _4 ]9 M7 P+ [/ ~
, H1 I; ?$ C% g, Q: F7 e1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2 L+ O7 U: W% O* O s$ \ u. b( b2）材质：TDK PC40或同等材质；8 K( S; F# O$ l
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；/ C5 _" u5 Y- @5 f
4）N3：三层绝缘线；1 j6 z# }" q% q% n
5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；, E4 }& v9 k9 d" @( Q9 f9 }
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
5 {6 N! G, r; t/ T' N% T9 Y9 X' U7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)! B5 H" _1 k2 B! Z( G
8）耐压测试=3KV 5mA 1Min# {8 k! M. h' q( E" A( P
9）成品要求:浸凡立水
- Z9 \2 } Y, e3 ?* B! c4 J# i9 c( _# U( M9 e$ |1 a. b
3.2.3、变压器参数：" j6 Y @" U2 h( I1 q7 [3 r# f
2 f: g' o8 b T+ G i! j
x' X3 a% u! B1 \8 |
4、性能测评7 i* V# m8 x' d i
; S4 p+ S" K8 G: A8 E6 N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。% @0 E7 o9 {# ]% M3 a, N' Q
6 a1 G/ T- U8 x" g% C. A- R4 f u
4.1、输入特性：% S1 h0 D- y& u- a. M
5 q% u4 s# s& y, x- ~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。9 _- E0 c$ l: {- y4 v
( ^1 r/ t1 }. S4 j! M
表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)+ L0 }% h) \# }( U# @" Z3 D1 T: v3 n
' ]* j$ M/ f: k4 d$ l
$ y5 e$ F) ^. _$ U7 ?8 V2 e表2、输出100%负载下的输入特性
5 M5 z* P& Y( K/ d& _. ~1 {+ m( M9 m/ i
表3、效率测试（PCB END）) o! v+ ?( P& V2 L v3 p- n
- {; t5 L7 N, ~7 j0 K/ Z" g
表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）& q/ F7 L! d, J! b) k
* b* x( H8 g1 M3 J4.2、输出特性：& ] t2 `# `+ y6 W ]: V
& V7 H( P5 v0 f& T! ?! ~) C4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：0 v7 S5 [: X) W0 q
* u, f& x, G& y. ~/ ?/ A- ~& R; ^
4.2.2、输出电压纹波：
4 Y% k2 Z3 S% N" k1 _8 |: w* a6 G8 V/ p3 T$ a
注：纹波及噪音在线端测试，同时PCB端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。
) Z9 t% S u% ]: x( C& @6 H+ G, M) A% R$ C" m5 G5 g
+ t+ l, C; N- Y3 Q
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
# f5 q3 Z# t/ X
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load / a, q. m& G& v4 j) g
R&N @ AC264V/50Hz,No Load . j8 a! Y6 `, O/ X* m8 [1 F
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load 5 w& q4 {% o/ Q6 M1 [
4.2.3、输出恒流特性：
6 f; x$ X7 u: a& K0 K# e1 P4 v1 ]2 f6 Y6 g' N
. h& d( I! D9 r3 l4.3、保护功能：
$ I3 @( {9 H1 J: z5 K" A/ \
! M$ e0 i3 _) r3 s' w+ w q% g+ o; M1 M- U注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。
6 k* J2 m4 t* o# I% H+ ~4 J; ~
; [: `' ~1 ]" o" I; w4.3.1、过流保护：
# i ]6 i9 c$ F; m$ x( w6 s0 @" |( _& Q$ }/ J
4.3.2、短路保护：
! z% I# h$ j# _' G I! F: }
! i9 v4 |$ x9 q' e0 j8 e( v2 Z, Q4.4、动态测试：# k5 U2 h, ^% p6 f' S5 }" q+ o9 q* P
- {* R. s. K% ]* E4 k+ E
注：输出动态负载电流设置为1A持续5/10ms，然后为0A持续5/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/us。
9 t: x2 ?' O4 Y6 e: d. G, W% J0 U. Z" O2 h: {6 j j% _9 Q
* f# o4 A% o+ x* C& J$ A
AC90V @ 5ms
. o1 R! a& h! a7 X" ?/ ^; o
AC90V @ 10ms . C8 F; Z9 {: E2 _ A7 w1 f
AC264V @ 5ms / [5 G* K4 A- R: L, H1 z4 c1 e
AC264V @ 10ms
9 K2 e! Q( L$ T3 e+ g4.5、系统延时时间测试：
6 |9 n; H+ s' N \
3 W3 U$ [- F. h9 w注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。
+ {. N; [7 e3 _1 e5 r5 e g
1 l# _! O8 L9 u, b/ ]& D! g
TON_DELAY @ AC100V，100% Load : |% l# \) {. \ i) M
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
/ ~, i2 K& d- w: `
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
5 i2 \2 W) B$ {: }% T; R2 d
THOLD_UP @ AC240V，100% Load % ?# }- J: D5 o* T. J
VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load
2 [' c1 X" A0 i
VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load 9 v. ], g! O) B2 U4 M2 ?5 o' }* ~
4.6、其它重要波形测试：0 X2 {$ C. [: v! W* z6 V
$ q2 g+ E5 Q [; C
注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。
4 e4 a# E' U; e& a& G- G
/ v2 }1 Z# j N7 _1 z
AC90/60Hz，100% Load
/ c! L! f) a1 G8 J6 }
AC115/60Hz，100% load
) z/ [; Y" v# s: [" z2 I, k% F& f
AC230/50Hz，100% Load H/ W4 k/ ^6 c! s3 n; ~$ Y s
AC264/50Hz，100% load " I% S4 G) N' P0 ^3 a
AC264/50Hz，Output Short
9 w9 V" [, ]7 A% \
AC264/50Hz 输出肖特基电压 . \' X! W, s/ ]/ b
4.7、系统温升测试
2 x' j V/ j7 A6 g6 _6 K! _& X# l* b6 r+ K6 z O$ |- L5 N# x9 `) ]3 n
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1A。" Q7 i3 Y" r. |
, C+ V3 A! f( H6 d& B1 X9 J
测试样机及配套外壳 3 m+ G3 J' g& R. J6 x2 }' o+ c( q
温升测试：(℃)
! }1 o$ E& V8 U% a7 F2 C+ {7 b1 I' Y7 i" ^, H
( n, H+ D% d+ p' }! I' a5、EMI 评估测试
* _4 l3 w6 x+ N0 U! x. N: F+ D" I1 t# y1 |# Z3 A* g
测试条件：
; ^- h: z6 r9 H5 B+ I$ A5 j8 Q- u$ E" ~& I
输入：AC230V/50Hz；
" j* ~0 I0 c( C* l输出负载：12Ω/50W；
! [( d5 C% M6 _8 m限值标准参考：EN55013、EN55022B。7 W4 e/ C! B( Q$ K* E
]7 \5 I- \, k( C6 \
AC230V/50Hz 传导L 相
/ l/ m l# r5 t
AC230V/50Hz 传导N 相 7 @9 A, j7 e7 s9 d/ N
AC230V/50Hz 辐射测试
" g7 s% o9 |1 R5 k+ ` |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-7-21 11:36:05
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