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有了这组强大的芯片,轻松Get√ 27W电源适配器解决方案

思睿达工业通信芯方案 2022-01-07 14:02 次阅读

概述

之前我们介绍了基于思睿达主推CR5149TJ的18W电源适配器解决方案。在本文,我们将介绍基于思睿达主推的CR5159TN+CR85V25RS_27W电源适配器方案。

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27W方案,输出9V3A 的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5159TN和CR85V25RS。5d2e469c-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png5d8518b4-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngCR5159TN+CR85V25RS 工程样机示意图

CR5159TN

CR5159TN是一款采用内置高压功率MOSFET的高集成度、低待机功耗CCM+PFM混合电流模式PWM控制开关。CR5159TN轻载时会降低频率,最低频率22kHz可避免音频噪声。CR5159TN提供了完整的保护功能,如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力,前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计,降低开关噪声,简化了EMI设计。CR5159TN提供DIP-8L的封装。CR5159TN 芯片特性:● CR5159TN是采用内置650V 高压功率MOSFET,反激式PWM 功率开关;●较低的启动电流 (大约3μA)●满足六级能效标准● 内置软启动,减小MOSFET 的应力;● 内置同步斜坡补偿电路,消除次谐波振荡;● 65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的EMI 特性;●轻载降低工作频率● 全电压输入范围,待机功耗:< 75mW;● 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;● CR5159TN还提供VDD电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。●内置前沿消隐电路●逐周期过流保护典型应用5e3ce746-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 管脚排列5e75a252-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 管脚描述5ea9472e-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 

CR85V25RS芯片特性:

● 支持CCM&QR&DCM 工作模式;● 内置85V 功率MOS 管;● 可自供电,支持正端/负端应用;● 精确的外围电路;● VCC欠压保护;● 最大支持150kHz 工作频率。该样机大小73.8mm×36.8mm,AC264V输入待机功耗<75mW,平均效率>87.3%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准;具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能;软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力,前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计,降低开关噪声,简化了EMI设计,CR5159TN还提供VDD电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。样机的变压器,采用了EE22加宽磁芯(PC95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:5eea241a-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 2.2、输出特性:5f2b1b32-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png
2.3、整机参数5f722932-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 2.4、保护功能测试:5fafc472-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 2.5、工作环境:60016b06-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 2.6、测试仪器:602d01f8-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.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:6063f410-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png (2)PCB 版图:60a3f330-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png61067cda-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png615249e4-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 3.2、变压器绕制工艺:(1)变压器电性及结构示意图:619ac44e-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png (2)规格参数:1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;2)材质:TDK PC95 或同等材质;3)初级、反馈: 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:1.5mH±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 1Min9)成品要求:浸凡立水(3)、变压器参数:61e50bf8-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 3.3、元器件清单:62256f72-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.jpg 

04

性能测评

样机性能主要是针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:本样机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62621a9e-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性62b80c56-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 表3、输出板端测试的效率特性:630834c4-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.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6351332c-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.jpg 4.2.2、输出电压纹波及噪音:注:纹波及噪音在输出板端测得,在此线端并联10uF/50V 电解电容0.1uF/50V CBB 电容示波器带宽限制为20MHz。表5、电压纹波测试:63a7b198-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 纹波噪声波形图:63ef04c6-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig1:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load641ef582-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig2:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
64599d04-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig3:R&N@ AC264V/50Hz,9V3Ano load64890940-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig4:R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load4.3、保护功能:以下测试过流保护、短路保护功能。4.3.1、过流保护:64aad1a6-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A64f1aedc-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 4.4、动态测试:注:输出动态负载电流设置为10%持续5ms/10ms,然后为90%持续5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为3A/uS。65259a3a-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 65a84c1e-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig5:AC90V/60Hz,5ms 9V3A65da8918-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig6:AC264V/50Hz,5ms 9V3A65f7607e-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig7:AC90V/60Hz,10ms 9V3A66250826-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngFig8:AC264V/50Hz,10ms 9V3A4.5、系统延时时间测试:注:AC 端(绿色)、VO 输出端(蓝色)波形图。6649b5c2-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 669b0ad0-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngTON_DELAY @ AC100V,100% Load66d26bb0-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngTON_DELAY @ AC240V,100% Load6718a652-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngTON_DELAY @ AC100V,100% Load67584a50-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngTON_DELAY@ AC240V,100% Load677fbe28-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngVOVER_SHORT @ AC100V,No Load679fae0e-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngVOVER_SHORT @ AC240V,No Load

05

其它重要波形测试:

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:67b67530-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngAC90/60Hz,9V3A 100% Load67ef1390-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngAC115/60Hz,9V3A 100% load681c9cca-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngAC230/50Hz,9V3A 100% load68624504-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,9V3A 100% load688e6b2a-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngAC90/60Hz,9V3A 100%load 输出Vds68bb4410-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,9V3A 100%load 输出Vds

06

温度测试

测试条件:40℃环境下满载测试。69228a76-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png 

07

EMI 评估测试

7.1、测试条件:输入:230VAC50Hz;输出:9V3A;负载类型:电阻,限值标准参考:EN55013、EN55022B695a664e-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png传导L 线测试PK+AV69b4316a-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png传导N 线测试PK+AV69df25e6-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png辐射测试PK+AV7.2输入:110VAC50Hz;输出:9V3A;负载类型:电阻;输出低接大地,限值标准参考:EN55013、EN55022B6a033b98-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png传导L 线测试PK+AV6a421110-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png传导N 线测试PK+AV6a868552-6f11-11ec-86cf-dac502259ad0.png辐射测试PK+AV

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