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基于CR5269SSJ和CR3017L_9V2A电源适配器的解决方案

思睿达小妹妹 来源:思睿达小妹妹 作者:思睿达小妹妹 2022-06-16 09:58 次阅读

在之前的文章,我们给大家介绍了基于思睿达主推的CR5269SSG电源适配器方案,采用SOP-8L绿色封装,满足能效六标准。本文,我们将给大家介绍下基于思睿达主推的CR5269SSJ和CR3017L_9V2A电源适配器解决方案。

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18W,恒压恒流输出的电源适配器样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5269SSJ和CR3017L。

pYYBAGKqjjaAVXO-AARSeKZ_V40010.pngpYYBAGKqjjmAIke1AAOkDZyIf2g651.pngCR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

CR5269SSJ

CR5269SSJ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,CR5269SSJ集成了多种工作模式。随着负载的变化,CR5269SSJ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。CR5269SSJ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。

CR5269SSJ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

● CR5269SSJ 是内置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PCB端四点平均效率:大于88%,满足“COC_VI_T2 级能效”

● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP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

poYBAGKqjjqAVoPmAABAGJxTEho158.png

引脚描述

pYYBAGKqjjuANN4ZAAIRP1vg56o006.png

典型应用

pYYBAGKqjj2AXV03AAHaRGvVmu4955.png

CR3017L芯片特性:

● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流

● 最大工作频率400khz,较低的导通电阻可使系统效率更高。

● 外围电路精简,SOP-8L绿色封装封装 ,可自供电,无需辅助绕组供电。

样机PCBA尺寸:66*39*22mm( L*W*H),是一款全电压实现9V2A输出的电源适配器。AC100V满足启动时间的条件下,实现AC264V样机待机功耗小于75mW;全电压输入时平均效率>86.5%;能够满足最严格的 “COC_VI_T2” 能效标准;全电压可实现3%电压输出精度。

样机具有良好的动态负载能力,良好的恒压输出效果;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加宽磁芯(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:

poYBAGKqjj2AC3Q8AAB6TmC0EVY013.png

2.2、输出特性(线端):

poYBAGKqjj2ATs_nAAB5Ij29gEg047.png

2.3、整机参数

pYYBAGKqjj6AeXx2AAFJRvX8O9Q535.png

2.4、保护功能测试:

poYBAGKqjj6AAPqfAADZV048Yog527.png

2.5、工作环境:

poYBAGKqjj-AeYQIAABavGNP2gM051.png

2.6、测试仪器:

pYYBAGKqjkCAcYGGAADUdmCw9-4284.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BOM:

3.1.1、原理图:

poYBAGKqjkGAeh3yAAG0lsHV9rA988.png

3.1.2、元器件清单:

poYBAGKqjkSAWgTfAATCM4GFtOE184.png

3.1.3、PCB 布局&布线:

pYYBAGKqjkWAcTHtAAGrYEnN2Ec671.pngPCB 顶层布局

poYBAGKqjkaAVogmAAF92Z-1Fak335.pngPCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺:

3.2.1 电路示意图:

pYYBAGKqjkaAPwRpAAAv7J9Y8gk177.png

3.2.2、规格参数:

1)骨架:EE19W 加宽立式(5+5PIN),Ae=46mm²;

2)材质:TDK PC40 或同等材质;

3)N1、N2、N4、N5: 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:1.6mH±5%(测试条件:0.3V ,10kHz,25℃);

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= 3KV 5mA 1Min;

9)成品要求:浸凡立水;3.2.3 变压器参数:

poYBAGKqjkeAbpmWAAETPTGL3lY719.png

3.2.4、变压器结构图:

pYYBAGKqjkiAaBnBAACmrKgtroI356.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

poYBAGKqjkiAWKnzAABNLh24eso006.png

表2 输出100%负载下的输入特性

pYYBAGKqjkiAFqw5AABzFWts64s302.png

表3效率测试(PCB 端)

poYBAGKqjkmAJ_rDAACLEUeu86Q742.png

表4效率测试(20AWG 1.6m线端)

pYYBAGKqjkmAJ8BuAACPfXcPOzw888.png

表5能效等级评估(线端)

poYBAGKqjkuAQsAtAAF6DpblTuo689.png

4.2、输出特性:

4.2.1、线性调整率和负载调整率: (PCB端)

pYYBAGKqjkyAU47EAADT19XzVyE314.png

4.2.2、输出电压纹波:

注:纹波及噪声在PCB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。

poYBAGKqjkyAMHkhAABZLPl9J0Q393.pngpYYBAGKqjk2Afa1EAACrMFaaAjQ033.pngR&N @ AC100V/60Hz,No Load

poYBAGKqjk2AAlAzAADGDmrV44o280.pngR&N @ AC100V/60Hz,100% Load

pYYBAGKqjk2ADkiMAACo20a8_yA149.pngR&N @ AC264V/60Hz,No Load

poYBAGKqjk6Aa-hgAADRCjvENPU360.pngR&N @ AC264V/60Hz,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:

pYYBAGKqjk-AW1g_AABzTuuczx0580.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。

poYBAGKqjlCAJhuuAABhn6SDFmg696.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CR5269SSJ+CR3017L温升值。测试条件:输出电流2A。

pYYBAGKqjlGAdUNMAAKr4G8200M546.png

测试样机及配套外壳

poYBAGKqjlKAb1TTAAB3Ym6mPAs345.png

4.5、动态测试:

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,输出带线1.5m测试。

pYYBAGKqjlKAL5iVAAB3GMv0ax0503.pngpYYBAGKqjlOALLo3AAB9bQ9d-d4846.pngAC100V 5ms

poYBAGKqjlSAanERAABv2cehAZc123.pngAC100V 10ms

pYYBAGKqjlSASg7qAAB6SGWVk9c022.pngAC240V 5ms

poYBAGKqjlWAd7v8AABqw43xobs858.pngAC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试:

pYYBAGKqjlaAOcwNAAArHaV4fac121.pngpoYBAGKqjleAZ06bAAD2oK3UeI4680.pngTON_DELAY @ AC100V,100% Load

poYBAGKqjliANrhMAADthOnTMBo916.pngTON_DELAY @ AC240V,100% Load

pYYBAGKqjlmAHEuhAADPA0Cos6k599.pngTHOLD_UP @ AC100V,100% Load


THOLD_UP@ AC240V,100% Load

4.7、其它重要波形测试:

DRAIN(浅蓝色)端、CS(深蓝色)端波形图:

pYYBAGKqjlqAfU-PAACj5dfBvjk013.pngAC90/60Hz,100% loadpoYBAGKqjluAELlxAACoJW8sJTE626.pngAC115/60Hz,100% load

pYYBAGKqjlyANgSHAAC21ahC5Og622.pngAC230/50Hz,100% Load

poYBAGKqjlyAUz6TAAC1UAcXVRw829.pngAC264/50Hz,100% load

其他波形测试

pYYBAGKqjl2AElPBAAC9tmFvZvo741.pngAC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

poYBAGKqjl6AHKcZAADX8I2ckUo434.pngAC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

05、EMI评估测试

测试条件:

输入:AC115V/230V/50Hz;

输出负载:使用大功率电阻

限值标准参考:EN55013、EN55022B。(辐射测试结果仅供参考)

pYYBAGKqjl-Af46jAAEsoJA5agQ307.pngAC115V/50Hz传导L相

poYBAGKqjmCAB0wWAAErjAwHLNc712.pngAC115V/50Hz传导N相

pYYBAGKqjmGAWB8ZAAFHnh5lpro998.pngAC230V/50Hz传导L相

poYBAGKqjmKASGjMAAFGx_GhPo4816.pngAC230V/50Hz传导N相

pYYBAGKqjmOAahBeAAEMh7p7R4w020.pngAC115V/50Hz辐射测试

pYYBAGKqjmSAY81_AAEL-_eY3IY313.pngAC230V/50Hz辐射测试

关于思睿达微电子

思睿达是专注于ADCDACPoE和DC / 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。

审核编辑:符乾江

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