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高性能,低功耗!这才是你要的12W电源适配器方案,完美实现国产替代

思睿达工业通信芯方案 2021-12-10 10:02 次阅读
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思睿达主推的CR5244是一款高性能的电流控制型PWM开关,适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源,而且它可以完美替代XX2358。

本文,我们将介绍基于思睿达主推的CR5244_12V1A 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12W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5244。210bc9e6-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 217b7c28-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngCR5244_12V1A 工程样机示意图

CR5244 芯片

CR5244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<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5244在重载或中等负载时,工作在PWM模式,频率为65kHz。当负载逐渐减小时,振荡器的工作频率逐渐降低,最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时,电路采用间歇模式,有效的降低了待机功耗。特性:● CR5244 是采用内置600V 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:< 100mW;● 输出接24AWG 1.5 米,四点平均效率:>84.0%,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。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

222ecfb2-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png

引脚描述

2284b9a4-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png

典型应用

22cc40c6-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png

该样机大小65mm×38mm,AC264V输入待机功耗<100mW,平均效率>84.0%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准;具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能;由振荡电路产生的频率抖动,可以改善EMI特性。样机的变压器,采用了EF20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:23165a58-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 2.2、输出特性:23558228-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 2.3、整机参数:238b5e66-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 2.4、保护功能测试:23dd5a40-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 2.5、工作环境:2406661a-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 2.6、测试仪器245ce77e-58ff-11ec-a27f-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:24870c5c-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png(2)PCB 版图:24e2c25e-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 258861f0-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 25e951f4-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 3.2、变压器绕制工艺:(1)电路示意图:26b1839a-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png(2)规格参数:1)骨架:EF20 卧式(10PIN),Ae=33.5mm²;2)材质:TDK PC40 或同等材质;3)初级、反馈、屏蔽: 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:3mH±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:26d6e6bc-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png (4)变压器结构图:274f2596-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 3.3、元器件清单:279b4a98-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.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):27cd7bbc-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性27fbc8be-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:280d08f4-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:284e5fac-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 4.2、输出特性:注:以下数据均为外接24AWG 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:285e1208-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 4.2.2、输出电压纹波:注:纹波及噪音在24AWG/1.5M 线端测得,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288b73f6-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 纹波噪声波形图:289c9208-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngFig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load28cab1f6-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngFig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load294013c4-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngFig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load29990092-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngFig4 R&N @ AC264V/50Hz,no 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:2a0f9e3c-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 4.3.2 短路保护:功率计限流电流为2.5A2a40b512-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png 

05

其它重要波形测试:

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:2a6b2874-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngAC90/60Hz,100% Load2ac9b286-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngAC115/60Hz,100% load2b1447a6-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngAC230/50Hz,100% load2b5e9806-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,100% load2ba1d288-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngAC115/60Hz,100%load 启动时间=2.4S2c169104-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.pngAC264/50Hz,100%load 启动时间=980mS

06

EMI 评估测试

测试条件:输入:230VAC 50Hz ;输出电流:1A ;负载类型:电阻限值标准参考:EN55013、EN55022B。2c86beca-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png传导L 线测试PK+AV2d2b2eec-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png传导N 线测试PK+AV2d7da208-58ff-11ec-a27f-dac502259ad0.png辐射测试PK+AV

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