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一步到位满足充电需求!安利你一份实用的10.5W充电器方案

思睿达小妹妹 来源:思睿达小妹妹 作者:思睿达小妹妹 2022-12-01 11:11 次阅读

本文所介绍的是基于思睿达主推的CR524110.5W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。

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10.5W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5241。

poYBAGOIG16ADFLhAA5HL6fx30I324.png

pYYBAGOIG2CAQ_ERABBovnGzyss145.png

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR524

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。

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。

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。

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。

芯片特性

● CR5241 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20AWG 1.5 米,四点平均效率:>80.0%,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

pYYBAGOIG2GAVidFAADhTlYtKhY130.png

引脚描述

pYYBAGOIG2GAXtKSAAKK6QfIPq8512.png

典型应用

poYBAGOIG2KAB0pIAADhAEEmdRM163.png

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。

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。

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:

pYYBAGOIG2KAfrjGAAB2oCqXa6Y639.png

2.2、输出特性:

poYBAGOIG2OAfJ63AAB5uQPOQ14354.png

2.3、整机参数

pYYBAGOIG2OATsN_AAEJ5rB3WT4441.png

2.4、保护功能测试:

poYBAGOIG2SAYdQnAAD8iYld-Tk770.png

2.5、工作环境:

pYYBAGOIG2SAVhe8AABZSzEaAnM551.png

2.6、测试仪器

poYBAGOIG2WAbBzaAADNEUEpxZY164.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:

pYYBAGOIG2aANsArAAJIcX9TSBg307.png

(2)PCB 版图:

pYYBAGOIG2eAR-EYAAgRiph6Srg286.png

poYBAGOIG2mARc_zAARqnoTK5aE249.png

poYBAGOIG2uAVS3bAAec1OiH8Rw087.png

3.2、变压器绕制工艺:

1)电路示意图:

pYYBAGOIG2yAb64tAAAjYF_gj0E863.png

(2)规格参数:

1)骨架:EPC17 立式(5PIN),Ae=22.8mm²;

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:3mH±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:

poYBAGOIG22ABmXSAADiXsDtbHE725.png

(4)、变压器结构图:

pYYBAGOIG22Acdb6AACbt9JjCRY333.png

3.3、元器件清单:

pYYBAGOIG26AePxVAAIMhJvrDDg423.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):

poYBAGOIG2-AOpr0AABQYW9PE9o904.png

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

pYYBAGOIG2-AUAFJAAB1ctU4zdA120.png

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

poYBAGOIG3CAeLRLAACbJSZCz3c063.png

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

pYYBAGOIG3GATCMUAACYj6Y2-sE428.png

4.2、输出特性:

注:以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试;

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:

poYBAGOIG3GAYOs-AADC5RyG1BI999.png

4.2.2、输出电压纹波:

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。

表5 电压纹波测试

pYYBAGOIG3KAbwTgAAByn-vRKBU821.png

纹波噪声波形图:

poYBAGOIG3SALIxoAAefXvOvGFw341.png

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

poYBAGOIG3aAXI6qAAYzGtHaDRk875.png

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

pYYBAGOIG3eACpItAAb-r09mZ5o515.png

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

poYBAGOIG3iAIt5_AAaYV0wURXU279.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:

pYYBAGOIG3mAbbvyAACivk7W7wY932.png

4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A

poYBAGOIG3mAdxyrAACbaWmoBg0414.png

05、其它重要波形测试

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:

pYYBAGOIG3uAZDwfAAY65F2vwVQ238.png

AC90/60Hz,100% Load

poYBAGOIG36ATY4PAAZwYv3B0ow626.png

AC115/60Hz,100% load

pYYBAGOIG4CAZ2RWAAX8vq01SL0391.png

AC230/50Hz,100% load

poYBAGOIG4KASemcAAYvFx9TA3M373.png

AC264/50Hz,100% load

pYYBAGOIG4OAdkAsAAc2ijmshHc159.png

AC115/60Hz,100%load 启动时间=2.4S

poYBAGOIG4aAKIaVAAlSCYP8tKA965.png

AC264/50Hz,100%load 启动时间=980mS

06、EMI 评估测试

测试条件:

输入:230VAC50Hz;

输出电流:2.1A;

负载类型:电阻

限值标准参考:EN55013、EN55022B

pYYBAGOIG4iAIQOiAARwxHlXaSs645.png

传导L 线测试PK+AV

poYBAGOIG4qAETk6AARyT_s1OLs509.png

传导N 线测试PK+AV

pYYBAGOIG4uAYxliAAO3ZsuS79A477.png

辐射测试PK+AV

审核编辑黄昊宇

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