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告别低电量困扰!12V2A电源适配器方案为您提供持续电力

思睿达工业通信芯方案 2023-11-07 08:08 次阅读

现代电子设备已完全离不开电源适配器,它不仅为电子产品提供稳定可靠的电源,而且设计多样化、功能也越来越强大。它广泛应用于通信、计算机、家电、医疗、工业等各个领域,是电子产品的重要部件之一,其质量的优劣直接关系到电子产品的性能、可靠性和使用寿命。本篇文章介绍的是CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A电源适配器方案,其中CR6267SM集成了软启动、OCP、SCP、OTP、OVP等完整的保护功能,可以保证电子产品的安全性。

1、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24W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR6267SM、CR85V25RSA。d1091664-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngd1417c70-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngCR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

01

关于CR6267SM

CR6267SM是一款高性能原边检测控制的PWM开关,待机功耗小于75mW。CR6267SM内部采用了多模式控制的效率均衡技术,用于优化芯片系统待机功耗和提升效率,同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术,保证了芯片在批量生产过程中CC/CV输出精度,内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围(90V~264V)内输出恒定的功率。

CR6267SM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),CS引脚悬空保护,输出短路保护,内置前沿消隐电路,输出整流二极管短路保护电路,输出过压保护电路。而且内置所有PIN脚悬空保护功能,使得芯片具有更高的可靠性。

芯片特性:


●CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET;反激式原边检测PWM功率开关;具有软启动、OCP、SCP、OTP、OVP等自动恢复保护功能;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;多模式控制的效率均衡技术,能满足能效六要求;具有良好的动态负载特性;具有良好的EMI特性;较低的IC功耗,SOP8封装,一侧引脚均为MOS漏级以优化散热;

基本应用


小功率电源适配器蜂窝电话充电器数码电源充电器电脑和服务器辅助电源替代线性调整器和RCC

典型应用

d14668e8-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png


引脚分布

d1581b2e-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png

引脚描述

d167f2ec-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png

02

关于CR85V25RSA芯片特性:

精简外围电路,应用简单的同步整流IC,用于CCM、DCM、QR模式;具有自供电功能,设计方便可用于正端、负端应用;D端85V耐压,用于输出5~12V以内的应用。该样机是一款基于CR6267SM设计,全电压实现12V2A 24W功率输出。AC100V满足启动时间的条件下,实现AC240V样机待机功耗<75mW;典型输入电压时平均效率>86.8%;能够满足最严格的能效标准“COC_T2”;全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。
样机尺寸W*L*H:74*37mm*25mm,样机的变压器,采用了EE22加宽加厚磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。
CR85V25RSA是一款采用内置85V功率MOSFET,具有CCM&QR&DCM模式下工作的同步整流IC。适用于输出2A电流以内的应用。

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:d16bac98-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png2.2 输出特性:d16f62f2-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
2.3 整机参数d1864c2e-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
2.4 保护功能测试:d19dc8fe-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png2.5 工作环境:d1a21b2a-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
2.6 测试仪器d1a603ca-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.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PCB版图:
原理图:
d1bb52e8-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
PCB版图:
d1e22b34-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png顶层布局图
d1e87e62-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png底层布局和底层布线图3.2 变压器绕制工艺:
(1)变压器电性及结构示意图:
d1eebdae-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
(2)规格参数:
1) 骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;2) 材质:TDK PC40 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:0.9mH±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:
d201e26c-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
3.3 元器件清单:
d21608c8-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.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:d21a1a80-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
表2、 输出100%载下的输入特性d21dca7c-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
表3、输出PCB端测试的效率特性:d22ad604-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
4.2 输出特性:
注:以下数据均为PCB端测试;
4.2.1 线性调整率和负载调整率:
d23febfc-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
4.2.2 输出电压纹波:
注:纹波及噪音在10cm线端测得,在此线端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB电容示波器带宽限制为 20MHz。
d243e27a-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png纹波噪声波形图:
d247b0f8-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngFig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load
d2688da0-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngFig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load
d27becf6-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngFig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load
d27fb336-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngFig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% 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:d2837e30-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
4.3.2 短路保护:
功率计限流电流为 2.5Ad292494c-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png
4.4 动态测试:
注:输出动态负载电流设置为 2A 持续 5ms/10ms,然后为 0 A 持续 5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为 5A/uS。
d2aab9d2-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngd2aea10a-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC90V @ 5ms
d2b26f56-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC90V @ 10ms
d2c149ae-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC264V @ 5ms
d2d358b0-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC264V @ 10ms
4.5 系统延时时间测试:
注:AC 端、VO输出端波形图。
d2d74ac4-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngd2db10fa-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngTON_DELAY @ AC100V,100% Load
d2f4ecfa-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngTON_DELAY @ AC240V,100% Load
d30e5564-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngVOVER_SHORT @ AC100V,No Load
d31276b2-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngVOVER_SHORT @ AC240V,No Load

5、其它重要波形测试


DRAIN端、CS端波形图:
d316537c-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC90/60Hz,100% Load
d3273cd2-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC115/60Hz,100% load
d33cf464-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC230/50Hz,100% load
d341a6e4-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC264/50Hz,100% load
d3455bae-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC264/50Hz,100%load 6267 电压应力
d355ccfa-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC264/50Hz,100%load 同步整流 电压应力

6、温度测试


测试条件:40℃环境下输出 2A 测试。
d369dca4-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.png

7、EMI 评估测试


测试条件:输出电流:2A 负载类型:电阻。限值标准参考:EN55013、EN55022Bd36dbfc2-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC230V 传导 L 线测试 PK+AV
d383fada-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC230V 传导 N 线测试 PK+AV
d392360e-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC120V 传导 L 线测试 PK+AV
d3a1306e-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC120V 传导 N 线测试 PK+AV
d3a4e2d6-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC230V 辐射测试 PK+AV
d3abc7d6-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC120V 辐射测试 PK+AV
d3b9f2b6-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容
d3ce5eea-7d01-11ee-9788-92fbcf53809c.pngAC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

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