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小体积高能效!24W电源适配器方案给你全方位的能量保障

思睿达小妹妹 来源:思睿达小妹妹 作者:思睿达小妹妹 2023-12-05 09:40 次阅读

电源适配器,作为现代电子设备中不可或缺的一部分,发挥着至关重要的作用。它扮演着连接电源和设备之间的桥梁,将电源的电压和电流特性转化为设备所需的稳定电能。一个优秀的电源适配器方案应该具备高效能、稳定性、便携性、多功能和安全性等特点,可以满足用户的各种需求,避免了不必要的麻烦与困扰。本文介绍的是基于思睿达主推的CR6249TM+CR85V25RSA_12V2A电源适配器方案。

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24W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR6249TM、CR85V25RSA。

wKgZomVuf5iABDouAAEvGwdqCRk900.jpgwKgaomVuf5mAJQDWAACWDhjwOwQ528.jpgCR6249TM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6249TM芯片

CR6249TM是一款高性能原边检测控制的PWM开关,待机功耗小于75mW。其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。QR控制模式提升效率,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。

CR6249TM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。

特性

●CR6249TM是采用内置650V高压功率MOSFET

●高能效QR控制模式,采用多模式控制的效率均衡技术;

●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、输出二极管短路保护、内置所以PIN脚悬空保护等保护功能;

●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;

●DIP-8L封装。

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

wKgZomVuf5mACZuXAAEm0O14Too491.png

引脚分布

wKgaomVuf5mAfPkWAABaxlG540I709.png

引脚描述

wKgZomVuf5mAHVDjAAEloKKLB5A047.png

CR85V25RSA芯片

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2.1A电流以内的应用。

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。

该样机大小73.8mm×36.8mm,AC264V输入待机功耗<77mW,平均效率>87.38%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2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。

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:

wKgaomVuf5qALAmVAACsQXnJZbk860.png

2.2、输出特性:

wKgZomVuf5qAZqv3AACyk7ga0Ec409.png

2.3、整机参数

wKgaomVuf5qAC70pAAGQo_SunXM950.png

2.4、保护功能测试:

wKgZomVuf5qAD0drAAKNtYpsCkY870.png

2.5、工作环境:

wKgaomVuf5uAXulKAAB4XtrKDmo356.png

2.6、测试仪器

wKgZomVuf5uAZl2ZAAD707C6TZ0793.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:

wKgaomVuf5uARtS0AANy4cxyRAM436.png

(2)PCB版图:

wKgZomVuf5uAKp7QAAAywJIcJ4Y739.pngwKgaomVuf5uAAK-MAAAh5CZ2uIY269.pngwKgZomVuf5yAHyS_AAAwugmfdYw930.png

3.2、变压器绕制工艺:

(1)变压器电性及结构示意图:

wKgaomVuf52APvwTAAGzrg4KiE0187.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:0.65mH±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:

wKgZomVuf5-AJbJLAAFg-vwvXmg679.png

3.3、元器件清单:

wKgaomVuf6GABPzZAAKqv5PydQA937.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):

wKgZomVuf6GAeFuYAADoC5tqkmw912.png

表2、输出带20AWG 1.5米线测试100%载下的输入特性:

wKgaomVuf6GAFqa8AACSHjOhSm8179.png

表3、输出外接20AWG 1.5米线测试的效率特性:

wKgZomVuf6KAPZDdAAC6MJ2f6Cs242.png

4.2、输出特性:

注:以下数据均为外接20AWG 1.5米线测试;

4.2.1、线性调整率和负载调整率:

wKgaomVuf6KAIqIxAAE38g2EOfM170.png

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。

wKgZomVuf6KAPv4pAACU_Xpfm3s594.png

纹波噪声波形图:

wKgaomVuf6KABd3aAAAlKZ5_L34735.pngFig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load

wKgZomVuf6OAaIcqAABAz8FZOYs080.pngFig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load

wKgaomVuf6OAGApEAAAmajFiJOA864.pngFig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

wKgZomVuf6OAJ4xyAAAnT3JeFTs911.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:

wKgaomVuf6SAOT8qAABlFjV6IOM781.png

4.3.2、短路保护:

功率计限流电流为2.5A

wKgZomVuf6SAA7mZAABt_FIexHA365.png

4.4、动态测试:

注:输出动态负载电流设置为1.8A持续5ms/10ms,然后为0.2A持续5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为3A/uS。

wKgaomVuf6SAAjR-AAFHaXh0sXs893.pngwKgZomVuf6SAUJUyAAAbaLKGVPI986.pngAC90V @ 5ms

wKgaomVuf6WAFpU7AAAbgu567yI584.pngAC90V @ 10ms

wKgZomVuf6WAa6UpAAAbCOCuk2U298.pngAC264V @ 5ms

wKgaomVuf6WAHFuzAAAcA2W6VBY448.pngAC264V @ 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。

wKgZomVuf6WAW0yTAABYhxC9XLA544.pngwKgaomVuf6WAUZGjAAAwKEO6hKA699.pngTON_DELAY @ AC100V,100% Load

wKgZomVuf6aATjsHAAAjYS4emno051.pngTON_DELAY @ AC240V,100% Load

wKgaomVuf6aAJY8-AAAl3c1vQn4027.pngTHOLD_UP @ AC100V,100% Load

wKgZomVuf6aAQxeUAAAfmv9LKrw686.pngTHOLD_UP @ AC240V,100% Load

wKgaomVuf6aANoZyAAAb1l_ArxM754.pngVOVER_SHORT @ AC100V,No Load

wKgZomVuf6aAfBpxAAAcOICFs8U431.pngVOVER_SHORT @ AC240V,No Load

05、其它重要波形测试

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:

wKgaomVuf6eAaEIZAAAyG5cEg0E880.pngAC90/60Hz,100% Load

wKgZomVuf6eADWEfAAAw4humwbg074.pngAC115/60Hz,100% load

wKgaomVuf6eAIdJFAAAprvGKSxA791.pngAC230/50Hz,100% load

wKgZomVuf6eAdujVAAApP3nv3y4503.pngAC264/50Hz,100% load

wKgaomVuf6iAO81DAAAiX6pWPJM962.pngAC90/60Hz,100%load 输出 CR85V25RSA Vds

wKgZomVuf6iALTx-AAAlUYakSBA064.pngAC264/50Hz,100%load 输出 CR85V25RSA Vds

06、温度测试

测试条件:40℃环境下满载测试。

wKgaomVuf6iATAsGAADbIsnnhuc880.png

07、EMI评估测试

测试条件:

输入:230VAC50Hz 输出电流:2A 负载类型:电阻.

限值标准参考:EN55013、EN55022B

wKgZomVuf6iAXv1VAAAqElGbfr8147.png传导L 线测试PK+AV

wKgaomVuf6mARgCUAAAmVwwTtdE082.png传导N 线测试PK+AV

wKgZomVuf6mAJJXeAAAn5dNIWDU004.png辐射测试PK+AV

测试条件:

输入:110VAC50Hz 输出电流:2A 负载类型:电阻.

限值标准参考:EN55013、EN55022B

wKgaomVuf6mAVjMrAAAmO8NtuFI683.png传导L 线测试PK+AV

wKgZomVuf6qAS6lPAAAmitgtM8Q817.png传导N 线测试PK+AV

wKgaomVuf6qAITKzAAAn7Fv5sIg386.png辐射测试PK+AV

关于思睿达微电子

思睿达微电子是专注于ADCDACPoEDC/DC和医用雾化芯片级解决方案的国家高新技术企业,目前同步推广启臣微全系列产品,希望将启臣在电源行业18年的积淀与坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务,一“芯”为用户的安全和可靠。

审核编辑 黄宇

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