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高可靠性和稳定性的24W电源适配器方案 降低开关噪声简化EMI设计

思睿达小妹妹 来源:思睿达 作者:思睿达 2021-09-10 10:29 次阅读

本文将为大家带来的是思睿达24瓦适配器解决方案,该方案是基于一个能适用于宽输入电压范围,输出功率24W,恒压12V输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的成都启臣微的CR5169SK,先睹为快。

产品概述

CR5169SK

CR5169SK是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM混合电流模式PWM控制开关。CR5169SK轻载时会降低频率,最低频率22kHz,可避免音频噪声。CR5169SK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,CR5169SK还提供VDD 电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。CR5169SK提供SOP-8L的封装。

基本应用

AC/DC适配器

PD电源适配器

充电器

存储设备电源

典型应用

注意:PCB布板时需留有DRAIN到CS的电容位置。

管脚排列

管脚描述

CR5169SK芯片特性:

● CR5169SK是采用内置650V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:《75mW;

● 输出接20AWG 1.5米,四点平均效率:》87.0%,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;

● CR5169SK还提供VDD 电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。

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。

以下为思睿达主推的成都启臣微的CR5169SK+CR85V25RS_12V2A SMPS 工程样机测试报告。

测试报告

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12V输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的成都启臣微的CR5169SK。

CR5169SK_12V2A 工程样机示意图CR5169SK_12V2A 工程样机示意图

CR5169SK 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《75mW 的小功率AC/DC 电源适配器、充电器电源。CR5169SK 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM控制开关。CR5169SK 轻载时会降低频率,最低频率22kHz 可避免音频噪声。

该样机大小73.8mm×36.8mm,AC264V 输入待机功耗《75mW,平均效率》87.0%,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,CR5169SK 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(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。2.1 输入特性:

2.2 输出特性:

2.3 整机参数

2.4 保护功能测试:

2.5 工作环境:

2.6 测试仪器

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:

(1)原理图:

(2)PCB 版图:

3.2 变压器绕制工艺:

(1)变压器电性及结构示意图:

(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:1.8mH±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:

3.3 元器件清单:

4、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(无假负载):

表2、输出带24AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

表4、输出板端测试的效率特性:

4.2 输出特性:

注:以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试;

4.1.2 线性调整率和负载调整率:

表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2 输出电压纹波:

注:纹波及噪音在20AWG/1.5M 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。

表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图:

Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no loadFig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load

Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% loadFig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load

Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no loadFig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% loadFig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load

4.3 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:

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0A,持续5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为1A/uS。

AC90V @ 5msAC90V @ 5msAC90V @ 10msAC90V @ 10ms

AC264V @ 5msAC264V @ 5ms

AC264V @ 10msAC264V @ 10ms

4.5 系统延时时间测试:

注:AC 端(绿色)、VO 输出端(蓝色)波形图。

TON_DELAY @ AC100V,100% LoadTON_DELAY @ AC100V,100% Load

TON_DELAY @ AC240V,100% LoadTON_DELAY @ AC240V,100% Load

TON_DELAY @ AC100V,100% LoadTON_DELAY @ AC100V,100% Load

TON_DELAY @ AC240V,100% LoadTON_DELAY @ AC240V,100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V,No LoadVOVER_SHORT @ AC100V,No Load

VOVER_SHORT @ AC240V,No LoadVOVER_SHORT @ AC240V,No Load

5、其它重要波形测试:

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:

AC90/60Hz,100% LoadAC90/60Hz,100% Load

AC115/60Hz,100% loadAC115/60Hz,100% load

AC230/50Hz,100% loadAC230/50Hz,100% load

AC264/50Hz,100% loadAC264/50Hz,100% load

AC115/60Hz,100%load 输出二极管VdsAC115/60Hz,100%load 输出二极管Vds

AC264/50Hz,100%load 输出二极管VdsAC264/50Hz,100%load 输出二极管Vds

6、温度测试:

测试条件:40℃环境下满载测试。

7、EMI 评估测试

7.1 测试条件:输入:230VAC50Hz 输出电流:2A 负载类型:电阻输出低接大地,限值标准参考:EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV辐射测试PK+AV

7.2 输入:110VAC50Hz 输出电流:2A 负载类型:电阻输出低接大地,限值标准参考:EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV辐射测试PK+AV

关于思睿达微电子

思睿达是专注于ADCDACPoEDC/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!​​​​

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