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外围器件多、电路复杂如何破:电源适配器解决方案

思睿达小妹妹 来源:思睿达小妹妹 作者:思睿达小妹妹 2022-01-20 10:18 次阅读

之前我们介绍了基于思睿达主推的CR5244_12V1A 电源适配器解决方案。本文,我们将介绍基于思睿达主推的CR5244_5V2.4A电源适配器解决方案,就让小编带着大家了解一下吧!

01、样机介绍

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 12W,恒压输出的工程样机,控制 IC 采用了思睿达主推的CR5244。

pYYBAGHoxoCAAyVwAAHVbVxztt4177.png

0e433202201201010426536.png

CR5244_5V2.4A 工程样机示意图

CR5244芯片

CR5244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。CR5244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。

特性:

● CR5244 是采用内置 600V 高压功率 MOSFET,反激式 PWM 功率开关;

● 内置软启动,减小 MOSFET 的应力,内置斜坡补偿电路;

● 65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的 EMI 特性;

● 全电压输入范围,待机功耗:< 100mW;

● 输出接18AWG 1.5米,四点平均效率:>79.94%,满足“能源之星 V2.0- VI 级能效”

●具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能;

● 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。

基本应用

● 电源适配器

● 开放式电源

数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源

● 机顶盒电源

● 掌上电脑电源

引脚分布

poYBAGHoxoqAZxibAABwOLUIRqM288.png

引脚描述

pYYBAGHoxo2AQwg0AAKalUWr9Ww356.png

典型应用

poYBAGHoxpCAcH9OAAIAoof8iaI525.png

该样机大小65mm×38mm,AC264V输入待机功耗<100mW,平均效率>79.94%, 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。

样机的变压器,采用了EF20磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。

02、样机特性

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。

2.1、输入特性

pYYBAGHoxpGANw1-AAC_HKT8AMM638.png

2.2、输出特性:

poYBAGHoxpGANTCZAAC-XRHz58c816.png

2.3、整机参数

pYYBAGHoxpKAcSbQAAGeV3l2mSw946.png

2.4、保护功能测试:

poYBAGHoxpSAFDZmAAFudzx-tzo920.png

2.5、工作环境:

pYYBAGHoxpSAW-zwAACGS_cdFb8887.png

2.6、测试仪器

poYBAGHoxpWAevotAAD-F1EyNw4123.png

03、样机结构信息

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。

3.1、电路原理图及 PCB 版图:

(1)原理图:

pYYBAGHoxpeAOaHeAAGTX2ddbGo299.png

(2)PCB版图

poYBAGHoxpqAKkDuAASm4T4GMjk789.png

pYYBAGHoxpuAGV19AAC8gf41B8E875.png

pYYBAGHoxp2ATFytAAKW1YnESnU729.png

3.2、变压器绕制工艺:

(1)电路示意图:

poYBAGHoxp2ABAUJAAAztr7eBYE259.png

(2)规格参数:

1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=33.5mm²;

2)材质:TDK PC40 或同等材质;

3)初级、反馈、屏蔽:2UEW 漆包线

4)次级: 三层绝缘线

5)绝缘胶带:3M1298 或同等材质

6)初级绕组感量Lp:2.65mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);

7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的±5%以内(测试条件:0.25V,10kHz))

8)耐压测试= 3KV 5mA 1Min

9)成品要求:浸凡立水(3)、变压器参数:

poYBAGHoxp6AEemHAAEiXqbi7A8313.png

(4)变压器结构图

pYYBAGHoxp-AfqBGAADiHf6xIak848.png

3.3、元器件清单:

poYBAGHoxqGABnhUAAIrf7s3A34068.png

04、性能测评

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。

4.1、输入特性:

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。

表1 、无负载待机功耗(无假负载):

pYYBAGHoxqKAQtd4AABUC7U9wy4727.png

表2、输出带18AWG 1.5米线测试100%载下的输入特性

poYBAGHoxqOANl1uAAB69oDGE_E758.png

表3、输出外接18AWG 1.5米线测试的效率特性:

poYBAGHoxqSAXuRZAACWg58BOpQ640.png

表4、电源板 PCB 端口测试的效率特性

pYYBAGHoxqWAY5hGAACUM4k21yw468.png

4.2、输出特性:

注:以下数据均为板端测试:

4.2.1、线性调整率和负载调整率:

表4、线性调整率和负载调整率

poYBAGHoxqeAMZ5xAADj_wjnJFY867.png

4.2.2、输出电压纹波及噪音:

纹波及噪音由直流塞绳端(25AWG/1.5M)测得,此直流塞绳端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB 电容示波器带宽限制为 20MHz。

表5、电压纹波测试:

pYYBAGHoxqeALEueAADVRxh3mKI809.png

纹波噪声波形图:

poYBAGHoxqiACtb-AAHAg4PlWQo756.png

Fig1:R&N @ AC90V/60Hz,100% load

pYYBAGHoxqmAAos-AAEj_6DlEL0626.png

Fig2:R&N @ AC90V/60Hz,no load

poYBAGHoxquAQfrhAAG7O0pjBuQ497.png

Fig3:R&N @ AC264V/50Hz,100% load

pYYBAGHoxq2AcjqCAAEkvbl8NeI434.png

Fig4:R&N @ AC264V/50Hz,no load

4.3、保护功能:

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护:

poYBAGHoxq2ABUurAABCpXFZK70853.png

4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A

pYYBAGHoxq6AXN1MAAA_SGeiCqA453.png

05、其它重要波形测试

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:

poYBAGHoxrCAN0hLAAF-IwU4CTg982.png

AC90/60Hz,100% Load

pYYBAGHoxrGAIBuYAAGQPa5dWnw878.png

AC115/60Hz,100% Load

poYBAGHoxrOAaBluAAGGRgR02YE167.png

AC230/50Hz,100% Load

pYYBAGHoxrSAPxFRAAGTx2WFrlg081.png

AC264/50Hz,100% Load

poYBAGHoxraAALG5AAJEA5SIR2w998.png

AC115/60Hz,100% Load 启动时间=2.4s

poYBAGHoxrmAPHm4AALlGAZdTTg709.png

AC264/50Hz,100% Load启动时间=980ms

关于思睿达微电子

pYYBAGHoxrqAEAMMAABCRNsPnMA780.jpg

思睿达是专注于ADCDACPoE和DC / DC 芯片级解决方案的高科技企业,目前同步推广启臣微全系列产品,希望将启臣15年在电源行业这份积淀,这份坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务。

多种方案,欢迎随时交流沟通。思睿达联系人:何工 18923426660,E-mail:manjie@threeda.com,欢迎来电咨询,申请样品。感谢!

审核编辑:符乾江

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