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思睿达工业通信芯方案

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深圳思睿达微电子有限公司成立于2017年7月。主要研发方向为数模混合应用的电源芯片,是一家微电子领域高科技企业。

小功率适配器方案怎么选才靠谱?推荐一份走心的方案

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概述

 

 

本文是基于思睿达主推CR5249的18W电源适配器方案,它是一款高性能的电流控制型PWM开关电路结构简单、较少的外围元器件,适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。

 

接下来,就让小编带着大家了解下这个方案吧!

 

 
1、样机介绍
 
 
该报告是基于能够适用于宽输入电压范围,输出功率18W,恒压输出的电源适配器样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5249。
 

CR5249_12V1.5A 工程样机示意图
 

关于CR5249

 
 
 
CR5249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,CR5249集成了多种工作模式。随着负载的变化,CR5249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。CR5249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。
 
CR5249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。
 

CR5249芯片特性

 
 
 
● CR5249 是DIP8 封装的新型反激功率开关
● 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;
● 264VAC 输入待机功耗:<75mW;
● 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。
● 能效满足DOE Ⅵ 和CoC V5_T2 要求
 

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

 
 
 
 

引脚描述

 
 
 
 

典型应用

 
 
 
 
样机PCBA尺寸:66*39*24mm,是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下,实现AC264V样机待机功耗仅为72mW;全电压输入时平均效率>86.43%;输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的“COC_V5_T2” 能效标准。
 
样机具有良好的动态负载能力;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加厚磁芯(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,具体测试方法在第4 章节中有详细说明。
 
2.1、输入特性:
 
2.2、输出特性(PCB END):
 
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BOM:
 
3.1.1、原理图:
 
 
3.1.2、元器件清单:
 
3.1.3、PCB 布局&布线:
 
PCB 顶层布局
 
PCB 底层布局
 
PCB 底层布线
 
3.2、变压器绕制工艺:
 
3.2.1、电路示意图:
 
3.2.2、规格参数:
 
1)骨架:EE19W 磁芯加厚立式(5+5PIN),Ae=46mm²;
2)材质:TDK PC40 或同等材质;
3)N1、N2:2UEW 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:1.8mH±5%(测试条件:0.3V,10kHz);
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= 3.3KV 5mA 1Min;
9)成品要求:浸凡立水;
 
3.2.3、变压器参数:
 
3.2.4、变压器结构图:
 
 
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
 
表2 输出100%负载下的输入特性
 
表3 效率测试(1.5M 22AWG Cable)
 
表4 效率测试(PCB END)
 
表5 能效等级评估(1.5M 22AWG Cable)
 
4.2、输出特性:
 
4.2.1 线性调整率和负载调整率: ( PCB END )
 
4.2.2、输出电压纹波:
 
注:纹波及噪声在1.5M 22AWG 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。
 
 
R&N @ AC90V/60Hz,No Load 
 
R&N @ AC90V/60Hz,100% Load
 
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
 
R&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:
 
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。
 
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时关键器件的稳态温度值。测试条件:输入电压分别为90V~264V,输出电流1.5A。
 
测试样机及配套外壳
 
温升测试:(℃)
 
4.5、动态测试
 
输出动态负载电流设置为1.5A 持续5ms/10ms,然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环,上升/下降设置为3A/us。(1.5M 22AWG Cable)
 
 
AC90V 5ms 
 
AC90V 10ms
 
AC264V 5ms
 
AC264V 10ms
 
4.6、系统延时时间测试:
 
 
TON_DELAY  @ AC100V,100% Load 
 
TON_DELAY  @ AC240V,100% Load
 
THOLD_UP @ AC100V,100% Load 
 
THOLD_UP @ AC240V,100% Load
 
4.7、其它重要波形测试:
 
DRAIN(蓝色)端、CS(红色)端波形图:
 
 
AC90/60Hz,100% load
 
AC115/60Hz,100% load
 
AC230/50Hz,100% Load
 
AC264/50Hz,100% load
 
其他波形测试
 
AC264/50Hz,100% load 输出肖特基电压
 
AC264/50Hz,输出短路,VDS VCS 波形
 
 
5、EMI 评估测试
 
 
测试条件:
 
输入:AC115V-60HZ/230V-50Hz;
输出负载50W 8Ω大功率电阻;
限值标准参考:EN55013、EN55022B。(辐射测试结果仅供参考)
 
AC115V/60Hz 传导L 相
 
AC115V/60Hz 传导N 相
 
AC230V/50Hz 传导L 相
 
AC230V/50Hz 传导N 相
 
AC115V/60Hz 辐射测试
 
AC230V/50Hz 辐射测试

 

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