本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
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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。; T' h" m7 t4 N
# s I6 v- o0 V3 Q8 r6 o7 q01、样机介绍
% A3 C0 K/ R W7 Z0 j
) ?# s! b& P/ P' ?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。) k# M! V# \- u- P
8 ~% O- a! |4 C) D/ N# B
. r5 c% b3 x7 P+ v* j0 t" jCR5241_5V2.1A 工程样机示意图 : Z& X- }1 H/ |3 S: o; U: F( _1 ~
关于CR5241
1 B" `4 s0 ?1 o. I/ W# e8 A
0 C* ]. n2 C2 M; Z# p6 y) hCR5241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。
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) m* O7 Y6 z' m* j: T, I$ C% `CR5241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。0 n2 P% u) Q2 v: `6 ^0 E4 \
* |0 v5 E! N/ n2 B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。; R, E. v' [: g% q2 E2 a, N
" m% Q4 H9 T1 N2 J0 ?" k& C# ?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。4 p: r# L) M, X& z8 v! s# B; U
3 [* F$ Y! T0 T. K: X芯片特性
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● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；) D+ N! ^; @ P# ]+ `
, ~1 G& O+ }! E6 N/ R c8 h. r& I● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
! Y9 G# f# D* V# P3 T( E7 a6 X& B! o# E" P) H
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；& J& l( |- }0 P. l0 e. _. _# B
5 j# @) G; y2 |0 {' }
● 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”. M) ]5 U0 z# j+ f
+ M5 E0 R( u5 {$ Y
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；+ {" a4 G% a" j. a( q
( I/ p) p( e& k$ Q+ K
● 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。! f; }( A$ r6 b/ b! z- g$ e
) E* Y: e1 \. W# D基本应用; P# j( t& U1 q _: U; R
( U I- I1 y, Q8 E U% L
● 电源适配器
) L9 T* `1 A. r# a& R' F● 开放式电源
1 w' K& |" p" D1 j% n" c X! Y: Z( t● 数码相机和摄像机电源
5 d1 i5 R- t3 O% Z9 T) s: R( a● 电脑和服务器辅助电源: q( A( t2 ^4 R- G. j2 |8 G# I5 Z, m9 F
● 机顶盒电源3 e" I0 Z2 l/ ^
● 掌上电脑电源0 t" l* T9 }" i$ X
2 g! ~# r$ |* z2 N引脚分布
2 _6 F4 c7 h" {- u+ ~2 h. Y8 J" L* K* ^! x
引脚描述2 p) Z" ^* B$ H; |$ c3 E
; R7 j7 J* W& P" X% s& g
0 D0 h3 o% |5 P4 K
典型应用
: W! h( @! E' t) ~! T5 [
: T9 d+ e' D4 J9 ~4 q1 k s! F" b {% o0 O5 N! d& J% H8 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。
1 t) ~6 R! A" e2 f" [5 T; j) ?2 y( r8 `+ G- Q% d1 A) Q
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。
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02、样机特性% M5 i9 g0 k, w: X' T4 ^
/ X5 c/ e2 F: v9 U3 Q3 s# w
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。 }& V; K4 ?6 l- D; m! Q7 w: C& F
' o6 n. ]1 y+ R
2.1、输入特性：
7 F% g0 @1 w2 U! o8 D Z# f; o
! w3 s+ ^& b* V# j& M# ]( c9 s2.2、输出特性：5 a; U- K) j, ^6 P+ f- C7 N# j2 w0 I
4 F% t/ b; F K
2.3、整机参数：
# L; J3 X" Z p$ ~& d6 ?; p$ e! Z. S+ z! Q% j
2.4、保护功能测试：
1 x+ o6 |5 c6 I; d5 h6 `- X
: _6 Z( f4 t$ x- j% M% |) A3 \2.5、工作环境：0 W, C4 l# ~8 l
9 q5 s4 ~/ ]* Q" }# p" x$ Z% T2.6、测试仪器& H+ `: R2 K2 y/ f# p- F( k; R
3 ]+ Z# ~2 t4 z% m! N( W2 [: [" y& L
03、样机结构信息: W! L$ b" u8 |/ }1 O/ c
) V4 Q+ r$ `4 e" A* B$ }# d5 O
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。7 h% G3 M# L& o) e
3 x8 D. Q4 X, \; k5 }* w! e3.1、电路原理图及PCB 版图：9 m' G1 b% Y4 `) `% y
( e8 }! @5 v' i% I; _- U; o
（1）原理图：9 |! B1 V, Z0 a* e7 D7 A& ^& t
- h2 a& O' x. X9 F
（2）PCB 版图：
( |/ o- J- u* U9 l
5 d# [8 p/ U0 H/ w/ l+ j' V1 n7 V* Z# D$ Z! N/ g8 y! A# B1 h0 a
( O3 k: q" L' l/ F# L
. W0 Q. z7 o! z$ f3.2、变压器绕制工艺：
/ o. P$ D: Z1 \6 ?$ ]( r" G9 R7 M9 y
# w( {8 h0 j C! `* L1 @' I8 ^1）电路示意图：
, X( p+ q: @! z5 V4 Y5 `* u0 u. E) W
（2）规格参数：0 R# Q6 n) `5 W* i9 r' [
* o: J7 K# o3 e2 @$ L1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；$ f' ?3 ~/ N ?- r
2）材质：TDK PC40 或同等材质；, p# J5 s: p. U& n7 P
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线+ C" N0 k$ y9 v$ |
4）次级: 三层绝缘线
* O7 M. D P6 q" Y) f3 r5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
5 p0 v$ l v/ A$ U- N; t- M1 v4 y( K6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
* L% ?1 s, I: W. y7 I! H7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)7 V: Q/ m2 X7 q: n _0 Y/ D% S
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
3 e( I0 ?9 t3 _. O! b' |8 m/ ~5 [9）成品要求:浸凡立水
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% e. l. u' e' ~$ }: Q3 l(3)、变压器参数：
6 V& T7 c: e2 D% u. S& n j" I
6 Y1 W) \. J) A
+ A# n4 o7 F. Z2 n) m: a# Z（4）、变压器结构图：
7 N1 H8 T5 h- C' G/ I3.3、元器件清单：
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3 b) o# ^; C5 u$ j
04、性能测评
, ?) M" ]( ~3 z2 ^ r0 v8 w4 C, M
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。1 N5 Z5 Y9 ^6 Z+ g& Z. @
& i! o6 s \" j1 P4.1、输入特性：
+ p% s R4 v4 M! g0 a2 `9 X9 v4 A4 M6 F) o: H" u) 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。9 [; Y4 x! ^" I" k& G
& M5 f* @2 P6 H8 t* D4 o表1 、无负载待机功耗(无假负载):
: P; V5 o2 ^9 u! R. o. D- @ Z+ A% ^) V$ I6 {! e
7 O: [& D" b% c0 P- l# s
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
2 H' h* m$ L2 J. x
. @. i$ H9 C2 T( @; T M* [' I! L0 D% ?; S2 C7 Z
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
/ P2 O; W+ J3 i! Y1 Z9 I6 y
6 w9 U, m @8 i/ V- d$ y" s) C7 b; B4 r$ t$ e
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:. t/ w' J# _. U0 B; u1 B8 T
i' a) P0 k+ w+ ?" F' [
4.2、输出特性：: W! i3 e( _# d2 F1 K a9 ~
* D* m" ]% W8 H
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
" V' z V0 k# m2 W% \; ~- t/ o% R! h4 T H' q7 T
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
5 J7 l+ q, F2 g9 L& T* {& e5 Z( p) f& L: H1 n+ F( l3 Q
表4 线性调整率和负载调整率:
6 d. n" i: M$ a' Q# r! G4.2.2、输出电压纹波：
4 @! b5 c. b. m3 h- k7 ^% y
* Q0 i; U* |' K6 `7 | @7 J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。
1 E1 [2 `+ E5 R6 S/ ^% k
4 I u7 e/ B1 Q8 p! _8 v表5 电压纹波测试
- N+ l6 F+ C$ e/ u
d9 g% v: m# Q" ]6 |8 \3 v1 d. I纹波噪声波形图：
1 W! Q% |! b1 C7 g; ~' b' K8 r6 D3 G! ?, G' H
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load 6 e$ t0 J# g, `, `
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load % W, r' \0 q8 Z; H/ d7 t
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load / H# T6 i+ I# M: u7 ]% L. U
Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
4 @3 x7 o& X, G8 t4.3、保护功能：. g* z& R1 x9 A) T" ], U/ n' h s* ?
x- q. |7 |1 R5 y+ C9 j
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
0 [/ n0 w2 l: d7 x+ T5 W2 ?" _# S! }/ Y. y3 \, S
4.3.1、过流保护：9 e+ V9 I- |2 e: U
# l/ ^: A7 t" T, X0 @6 s
& v9 t0 P! }& l; P* T4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A1 r& B3 [2 _9 e1 m5 U1 t2 L
1 a; W- d+ ^( R' J0 S1 ~0 [
05、其它重要波形测试* }7 I& e S8 r$ C" Q2 x8 I) Q
( B; L$ F; D( w- }3 ]0 V$ b/ W
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：& f4 E* @, M6 O( _) B! q
( i( W: }2 w7 g5 [: Y0 M
AC90/60Hz，100% Load
) z8 H& M' L. E( xAC115/60Hz，100% load % W' F( r5 A# B2 p1 m/ e+ |
AC230/50Hz，100% load : f9 \, }1 b- }0 E7 a
AC264/50Hz，100% load 2 v. _8 i$ J* Q* f! c: G4 ~
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
3 ]! L1 _. ~$ p& U; Q/ R) xAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS
- h, g( k, y/ j3 X06、EMI 评估测试
2 T) b% r" w- ]" A) V& o( u, E, x. f; U
测试条件：1 F* o& q/ v0 f0 k y
6 U. t; ~/ i3 y% G
输入：230VAC50Hz；) `7 m5 I: y4 a' B
输出电流：2.1A；3 c3 i8 ^+ C# E' R2 m# x
负载类型：电阻；
1 P' e9 S; V3 z. A0 ?; f, ^限值标准参考：EN55013、EN55022B* |$ I+ b% Q7 [, X+ R6 p
; l: E, N) R; t# t
传导L 线测试PK+AV * }8 ?7 W( j0 }/ ?4 y" n. z) n
传导N 线测试PK+AV ; c3 P3 x& `0 b! f4 Y% v# s4 s" U
辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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