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小功率适配器方案怎么选才靠谱?推荐一份走心的方案

思睿达工业通信芯方案 2021-12-31 15:14 次阅读

概述

本文是基于思睿达主推CR5249的18W电源适配器方案,它是一款高性能的电流控制型PWM开关电路结构简单、较少的外围元器件,适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。

接下来,就让小编带着大家了解下这个方案吧!

1、样机介绍该报告是基于能够适用于宽输入电压范围,输出功率18W,恒压输出的电源适配器样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5249。af1725f8-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png

af61a934-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png

afaa4cc0-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngCR5249_12V1.5A 工程样机示意图

关于CR5249

CR5249是一款高性能的电流控制型PWM开关,全电压范围内待机功耗小于75mW,满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率,CR5249集成了多种工作模式。随着负载的变化,CR5249可以工作在三种不同的模式,并且每种模式都做了优化。当负载很重时,系统工作在传统的PWM(脉冲宽度调制)模式。当负载变轻时,系统进入PFM(脉冲频率调制)模式。在PFM模式下,随着负载的逐渐变轻,开关频率也逐渐的减小。CR5249中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低,开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时,系统进入PSM(跳频调制)模式。在PSM模式下,一些开关周期被跳过,这些周期内开关管完全关断,因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下,都集成了频率抖动功能,来提升系统的EMI特性。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。CR5249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。

CR5249芯片特性

● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关● 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;● 264VAC 输入待机功耗:<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。● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求

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

b00bc8c4-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 

引脚描述

b05e8712-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 

典型应用

b0af732a-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 样机PCBA尺寸:66*39*24mm,是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下,实现AC264V样机待机功耗仅为72mW;全电压输入时平均效率>86.43%;输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的“COC_V5_T2” 能效标准。样机具有良好的动态负载能力;同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。样机的变压器,采用了EE19W加厚磁芯(PC40材质)。变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。2、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:b0fd0f04-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 2.2、输出特性(PCB END):b1385726-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 2.3、整机参数b180b70a-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 2.4、保护功能测试:b1e53270-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 2.5 工作环境:b24636ce-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 2.6、测试仪器:b285afa2-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png  3、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BOM:3.1.1、原理图:b2bca868-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 3.1.2、元器件清单:b312ece6-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 3.1.3、PCB 布局&布线:b34a41b4-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngPCB 顶层布局b38da6a2-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngPCB 底层布局b3c4e874-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngPCB 底层布线3.2、变压器绕制工艺:3.2.1、电路示意图:b40d7616-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 3.2.2、规格参数:1)骨架:EE19W 磁芯加厚立式(5+5PIN),Ae=46mm²;2)材质:TDK PC40 或同等材质;3)N1、N2:2UEW 漆包线;N3: 三层绝缘线;4)次级绕组从变压器顶端进出线,磁芯接地5)绝缘胶带:3M900 或同等材质;6)初级绕组感量Lp:1.8mH±5%(测试条件:0.3V,10kHz);7)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.3 V,10kHz));8)耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min;9)成品要求:浸凡立水;3.2.3、变压器参数:b448aec0-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 3.2.4、变压器结构图:b4a22450-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png  4、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90V/60Hz 到264V/50Hz)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 待机功耗b4d3a7d2-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 表2 输出100%负载下的输入特性b529e980-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 表3 效率测试(1.5M 22AWG Cable)b57517de-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 表4 效率测试(PCB END)b5c12ba6-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 表5 能效等级评估(1.5M 22AWG Cable)b60d50ee-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 4.2、输出特性:4.2.1 线性调整率和负载调整率: ( PCB END )b66e4278-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png4.2.2、输出电压纹波:注:纹波及噪声在1.5M 22AWG 处测试,测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容,带宽限制为20MHz。b6a0072c-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png b6e85176-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngR&N @ AC90V/60Hz,No Loadb73be908-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngR&N @ AC90V/60Hz,100% Loadb77ab2d2-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngR&N @ AC264V/60Hz,No Loadb7af05dc-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngR&N @ AC264V/60Hz,100% Load4.3、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:b7d03568-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 4.3.2、短路保护:功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。b810fefe-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 4.4、系统温升测试本项测试评估成品样机(含配套塑料外壳)在40℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值。测试条件:输入电压分别为90V~264V,输出电流1.5A。b8516700-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png测试样机及配套外壳温升测试:(℃)b894a16e-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png 4.5、动态测试输出动态负载电流设置为1.5A 持续5ms/10ms,然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环,上升/下降设置为3A/us。(1.5M 22AWG Cable)b8d83cda-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png b92475f0-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC90V 5msb966845e-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC90V 10msb98d075a-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC264V 5msb9c26ad0-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC264V 10ms4.6、系统延时时间测试:b9f4a7b6-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.png ba3345ac-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngTON_DELAY @ AC100V,100% Loadba6ea39a-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngTON_DELAY @ AC240V,100% Loadbaaa677c-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngTHOLD_UP @ AC100V,100% Loadbae646fc-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngTHOLD_UP @ AC240V,100% Load4.7、其它重要波形测试:DRAIN(蓝色)端、CS(红色)端波形图:bb2de764-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC90/60Hz,100% loadbb610694-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC115/60Hz,100% loadbbab38f4-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC230/50Hz,100% Loadbbe8caac-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,100% load其他波形测试bc1927ec-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,100% load 输出肖特基电压bc6594f6-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,输出短路,VDS VCS 波形5、EMI 评估测试测试条件:输入:AC115V-60HZ/230V-50Hz;输出负载50W 8Ω大功率电阻限值标准参考:EN55013、EN55022B。(辐射测试结果仅供参考)bca5ca4e-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC115V/60Hz 传导L 相bce25a54-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC115V/60Hz 传导N 相bd2d6580-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC230V/50Hz 传导L 相bd77729c-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC230V/50Hz 传导N 相bdba6b56-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC115V/60Hz 辐射测试be0934a2-69c3-11ec-8d32-dac502259ad0.pngAC230V/50Hz 辐射测试

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