本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-12-1 11:47 编辑
4 T, C9 s Z/ j9 [" O: [8 i# l3 v9 t8 I; T8 J1 c
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。1 K6 S* ~5 N! P. S3 b
$ g0 J" _; b. F6 R6 C4 R% L01、样机介绍0 o$ ~$ x2 G t* n9 Z& v1 B7 n' m
3 ? [% d9 N1 C2 L; `
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。$ k2 v6 X' J9 y) D
& o+ _* G# Q. H. {. }1 {' y+ p. b8 f8 l2 @# r1 f. J# {
CR5241_5V2.1A 工程样机示意图
* j1 G* `5 X8 q6 W1 X关于CR5241
& q8 {6 Y/ d+ }% \) Y% R& E4 _- }) w# q
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。8 c* C2 G1 O' a& c! o1 f! \9 l
5 w. n8 ~( O5 n2 {2 eCR5241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。
I- a% t# _; `& Z' _3 \ p( }: e+ B \8 S% ?$ U
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。" f% H+ o2 m. p- l; h
6 R/ f+ T: R8 O3 E5 ~) QCR5241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。
) e- L5 z5 s0 l$ L- N n$ ?& [+ k0 C7 U# o
芯片特性
4 k8 l; s3 L x! B5 z: p! g: M8 \& c0 Y' i0 J
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；6 Y# w& b( o, K2 p- Y3 R' [( d
/ L3 b1 Q; J3 c# ]/ @3 I* s7 {
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；& O& ?" b2 l4 ~2 ^. b0 l- Z- S
2 |* U9 W4 r& K6 |( c4 d● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；: e) X( `7 o0 \( ~
7 Z2 E2 Z* ]! F" t* B5 g● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
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● 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”+ J2 x0 h0 t4 {
. Q5 d+ V1 w1 m( m4 L( i7 Q+ b
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；5 Q. B8 |, G3 t/ {, U% _ c# }
) M, z X8 m; H4 u1 Y) S● 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。
5 u4 w& N* h6 Y) P7 A7 V1 ~1 E- e0 `# ^$ L- N
基本应用
8 B1 a2 D! J7 b8 Y* ]) \* d2 ^- G" O1 b9 G- B
● 电源适配器
) E, n4 L! P4 Y8 L● 开放式电源 i9 n5 X' X, k$ U; c1 T: E
● 数码相机和摄像机电源% b( s* d! {; E6 E& s
● 电脑和服务器辅助电源
0 f) S! j- c& J4 L● 机顶盒电源
4 c. J( i2 u$ e6 w- v7 Y6 b4 ^$ Z' C● 掌上电脑电源 g) ?, Q1 g% d9 \' h
1 o3 ^; F. h) c( f& M引脚分布" ?0 a+ S6 U q1 a
# ~% Z% m; `: h" C l引脚描述
8 e0 n! V/ H* E; }, X$ X" j7 {( u6 U
6 {; {! o/ i8 a( i. B典型应用4 D) V' u: W' I/ T O6 S. n, b
7 e0 O! u$ g6 `
+ h ~% w! N' x, e/ F, 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。
' l! `# e6 D* k7 K& ?$ D
8 ^5 m+ U' d/ S7 R# ?% d6 g' x$ \' ]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。
& a0 u5 a7 y+ A3 H+ B/ z- K& w) I. C* @
02、样机特性: u, [4 @/ }. ^. ^) b& z6 N
$ A$ {! i l) F" u* I* X
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。, H; A! i( r& x0 n8 I
. o, k# a) m0 S$ R% ^0 G( z
2.1、输入特性：
% j9 r1 }$ w7 c. j- e7 E8 I) |7 V# \# A3 I- W6 l
2.2、输出特性：# L& `3 X/ }6 A( p& [
% }4 w6 @' n" j [7 w: N* J2.3、整机参数：
: k' R u! S( ~' k: i C* ?0 J4 f0 t8 g5 a1 ^* ]+ x- J
2.4、保护功能测试：: ?7 ?3 [. I, C7 h
5 d' [# y! r: i$ B6 y2 I5 W& f
2.5、工作环境：# k& j1 L( ?; Y4 {0 [' H
5 n! y3 U1 W) e9 }9 M. t. ]2.6、测试仪器
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03、样机结构信息
- p h+ h' l+ e8 P: o7 C! _0 Q0 x- Z9 e
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。
9 l, i" {2 w: w$ [2 g3 n9 `( L: Y" ^3 i
3.1、电路原理图及PCB 版图：- Y h3 l! U' `1 F/ F* ^0 e
: I: r/ N; I% k b（1）原理图：- W0 P7 a5 e3 B0 m$ i
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（2）PCB 版图：4 k9 W# O3 n/ D# C( f2 t
0 k. U- N* \6 O
9 a# \0 a: A3 e& e
! E; Y% I K7 i; @; Z. g
, Q& B3 W; c) S9 n( X; k3 p3.2、变压器绕制工艺：; s6 z% m7 y- F- V; I$ U
7 |% N$ j8 I' h+ `
1）电路示意图：
6 b P, w* O" x/ w& |# F( @
8 _" @# ?& e8 z S8 I. [1 l（2）规格参数：
" c ]! [* r+ V/ c
: r: P% s' i; i$ H" _1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2 b* V1 {9 [* a1 g. Z2）材质：TDK PC40 或同等材质；
6 L& A4 T$ y3 h7 z; i' v3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
- r* W: c( G$ ~% N. X4）次级: 三层绝缘线
) F% t9 N+ ^, |+ x) w5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质8 C. h" F% V) L g
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
) f- {" l3 u& u; J: `1 X9 b9 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）)
, }0 z' W1 f/ v' N8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
5 w8 _9 |1 \+ h( @, @# Y9）成品要求:浸凡立水( ?8 p/ s ^2 f4 I
$ B$ {: \9 C' p* Y7 U(3)、变压器参数：3 a/ v' H1 j# }0 [
. V' n3 ^6 a* y3 ]+ ^9 _0 b% x
N; k( r* ^0 r+ D6 E: G2 B
（4）、变压器结构图：
0 [# K+ o0 _2 C- g3.3、元器件清单：
$ Y$ A4 M' [$ ]" z, K1 B/ J j: X; N+ i, U1 G
[: z/ _2 R" d! _' @
04、性能测评
J3 G0 K: L0 K2 j5 B5 r
# A+ T7 G0 i6 L/ D3 z/ 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。
" u9 Z. } U$ {7 v4 N3 w- I( K* R/ a3 u% r7 h
4.1、输入特性：
; B, M( ]# M, w+ S9 r' |! g, }" z9 I( p0 K: 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。/ c5 W) c) o9 T6 s7 {) u
. V/ v- B9 f) T3 i# V' ~# G+ F) M
表1 、无负载待机功耗(无假负载):& t8 ], @- Q( X
: T n C* R, s/ S6 ]0 s$ @5 j u& R; B5 S! q
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性 {6 w1 M. P" v: _9 w( t7 |+ m4 k6 u
% T t! }+ b1 g, Y, Z0 `% @
2 Y0 ~; d* i( e表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:8 a6 ^: j2 n# z; d7 t9 L
1 s% A o$ E% O5 M
" b; o3 {( j1 H. d) B1 H' u$ L* `表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:/ u3 F/ e- w7 E' {
/ y: }0 a1 Q2 H+ v- G7 D
4.2、输出特性：
: J/ P, q. F3 p3 ]. e D
7 y0 I, s8 K5 B注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
7 K1 ]* C% t6 S% ~: I8 x
1 x1 |1 `% |/ r1 ^7 a. s4.2.1、线性调整率和负载调整率：) j" v# |) a+ l! q
+ M5 N) `& E1 m$ R) E
表4 线性调整率和负载调整率:
H1 {3 x2 b4 T: X+ C4.2.2、输出电压纹波：/ n4 B9 n/ l7 f( C. ]$ t
3 a$ s, P5 r# p8 Z, h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。
+ f9 D0 v7 {- o7 S; B( [: }6 c
+ R$ t1 R+ v" w# v. e表5 电压纹波测试
8 x- g) ~+ `4 p% n7 J8 U# ?4 I- j% |7 Z$ ]2 ]
纹波噪声波形图：
; x6 ^/ B; D6 |9 }5 l: @; |: w6 Q! N0 ?" J
Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load & w& U0 x2 T% Q7 b, a2 X
Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load * g' z+ o' a4 A6 z$ c0 ~4 Q2 ]
Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load
. }, {/ ^; }5 n) {# L( QFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load
* {6 b* {1 u7 t- T6 K4.3、保护功能：
( r% X, v1 ~! j% W& f
) _: O2 b0 T: l0 b y以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 c) H8 Q* @2 h4 s+ {& s0 C$ D) Y; w- j8 h- G
4.3.1、过流保护： P: h7 q6 N5 F7 U& b
- t6 y, J( v' K' I
5 L5 O+ e3 @( }
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
# B/ P, T/ S# c, U1 h" v8 N* w2 X7 D! `9 r1 K( B
05、其它重要波形测试
5 P) T$ O% Q: R& R1 s& J+ c% ~& d# `& a2 q+ i/ ?. w$ }+ V) E
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：5 {4 p! P& a. h6 v
" d3 s4 B1 O0 }, W U
AC90/60Hz，100% Load
7 E; a$ e! G+ v' K9 A6 ]AC115/60Hz，100% load
8 l* m2 `" b- G$ h, N W: }AC230/50Hz，100% load ! K1 d6 n% N1 b, K
AC264/50Hz，100% load , ^$ x# a. l& h* Z$ U
AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S
' G8 u5 {* \0 r5 R5 qAC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS % Q0 k, C2 K0 r( B9 c+ R
06、EMI 评估测试
$ L) O, ?- N! W, p
. y2 @$ r0 c+ [" D: j# F9 |3 v测试条件：
$ s g8 S: s. R4 S4 L' `/ x L4 r7 r7 Z
输入：230VAC50Hz；6 @( v! c. j, @
输出电流：2.1A；5 M4 K H3 X1 B3 `( J5 A2 |
负载类型：电阻；7 G/ B. k6 t* D9 `9 F' a: T
限值标准参考：EN55013、EN55022B( S d: |7 X1 \
0 V9 a$ ^ R) |) \2 ~5 c
传导L 线测试PK+AV
F: }6 P+ R- k& g- U2 F# f' H传导N 线测试PK+AV + m6 \) u4 Z R% x
辐射测试PK+AV |
IP卡
狗仔卡
发表于 2022-12-1 11:30:00
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