本文是基于思睿达主推CR5168SK+CR3016的20W智能快速充电器方案,它具有低待机、高效率、多电压输出、智能匹配移动设备、实现快速充电等特性。让我们一起看看这个方案还有什么过人之处吧!
01
样机介绍该测试报告是基于一个20W智能快速充电器,兼容高通Quick Charge3.0技术,并向下兼容5V快速充电器标准。可根据被充电设备USB信号调节5V/9V/12V输出电压。PWM功率开关采用了思睿达主推的CR5168SK,同步整流芯片为思睿达主推的CR3016,协议芯片为其他家协议芯片。样机特性
● 多电压输出,智能匹配移动设备,实现快速充电;● 低待机,高效率。全模式(5V/9V/12V)满足快充能效标准;● 体积小(48mm*40mm*18mm),成本低;● 符合EMI标准,EN55022B&EN55013; AC230V输入待机功耗55mW,平均效率>87.35%,满足能效快充标准;全模式均满足相关EMI测试规范。CR5168SK+CR3016_5V3A/9V2.22A/12V1.67A 工程样机效率实测该样机方案在同类产品中成本低廉,同时体积大小仅为48mm*40mm*18mm。CR5168SK+CR3016_5V3A/9V2.22A/12V1.67A 工程样机示意图
关于CR5168SK
CR5168SK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。CR5168SK采用PWM+PFM工作模式。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。具有“软启动、OCP、SCP、OTP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。主要特点-
较低的启动电流 (大约3μA)
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全电压范围待机低于75mW
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满足六级能效标准
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内置软启动减少MOSFET应力
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CCM+PFM控制模式
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内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡
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内建频率抖动功能,降低EMI
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内置65kHz开关频率
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轻载降低工作频率
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VDD电压8.5V至36.5V,工作范围更宽
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VDD过压保护功能
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内置前沿消隐电路
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内置过温保护
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过载保护
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SOP-8L绿色封装
关于CR3016
CR3016是SOP-8封装的一款结构简单同步整流开关,可工作于CCM,DCM 和QR 模式,最高工作频率可达200KHZ,针对5V 输出电源系统进行了专门的优化和设计,内置RDS(ON) 为10mΩ的N沟道MOS,用来替换传统的整流二极管,能有效的提升整机的效率并减少热损耗,提高整机的稳定性和可靠性。芯片特性:● 可工作于CCM、DCM和QR模式,外围电路简单;● 最高工作频率可达200KHZ;● 内置RDS(ON) 为10mΩ60V的N沟道MOS;基本应用-
AC/DC电源适配器
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手机快充充电器
典型应用
引脚分布 引脚描述02
样机特性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)电源部分原理图 (2)PD 协议部分原理图 (3)电源部分PCB 版图顶层丝印顶层布线底层丝印底层布线(4)PD 协议部分PCB 版图顶层丝印顶层布线底层丝印底层布线(5)电源部分BOM 表 (6)PD 协议部分BOM 表 3.2、变压器绕制工艺(1)电路示意图 (2)规格参数1)骨架:EE19W(5+5PIN),Ae=46mm²;2)材质:TDK PC40 或同等材质;3)初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线;次级: 三层绝缘线4)绝缘胶带:3M1298 或同等材质5)初级绕组感量Lp:1.0mH±5%(测试条件:0.25V,1kHz);6)漏感量LLK:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.25V,10kHz))7)耐压测试= 3KV 5mA 1Min8)成品要求:浸凡立9)PIN6、PIN7、PIN9、PIN10 拔除,PIN2 焊接后剪短。10)磁芯接地,包绝缘胶带。(3)变压器参数 (4)变压器结构图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。通过在不同的输入电压(从AC90V 到AC264V),输出电压(5V/9V/12V))和不同负载条件下测试,得到待机功耗、效率及平均效率。4.1、输入特性表4.1:待机功耗表4.2:100%负载下的输入特性4.2、效率测试(PCB END)表4.3:测试5V 输出的效率特性表4.4:测试9V 输出的效率特性表4.5:测试12V 输出的效率特性4.3、输出特性4.3.1、线性调整率和负载调整率表4.6:5V 输出的线性调整率和负载调整率表4.7:9V 输出的线性调整率和负载调整率表4.8:12V 输出的线性调整率和负载调整率4.3.2、输出电压纹波注:纹波测试时探头上并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容,示波器带宽限制为20MHz。表4.9:电压纹波测试Fig4.1:5V 模式90VAC 空载Fig4.2:5V 模式90VAC 满载Fig4.3:5V 模式264VAC 空载Fig4.4:5V 模式264VAC 满载Fig4.5:9V 模式90VAC 空载Fig4.6:9V 模式90VAC 满载Fig4.7:9V 模式264VAC 空载Fig4.8:9V 模式264VAC 满载Fig4.9:12V 模式90VAC 空载Fig4.10:12V 模式90VAC 满载Fig4.11:12V 模式264VAC 空载Fig4.12:12V 模式264VAC 满载4.4、保护功能以下涉及过流保护、短路保护的测试。5V 过流保护 9V 过流保护 12V 过流保护 短路保护05
重要波形测试5.1、MOS-变压器应力:DRAIN 端、CS 端波形图绿色:DRAIN 端;蓝色:CS 端Fig5.1:5V 模式90VAC 满载Fig5.2:5V 模式264VAC 满载Fig5.3:9V 模式90VAC 满载Fig5.4:9V 模式264VAC 满载Fig5.5:12V 模式90VAC 满载Fig5.6:12V 模式264VAC 满载VDRAIN=580V5.2、耐压测试Fig5.7 12V 模式264VAC 满载Fig5.8 12V 模式264VAC 满载5.3、温升测试本项测试评估成品样机(含配套塑料外壳)在35℃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:输入电压为90V-264V。 5.4、启动时间Fig5.9:AC100/60Hz,启动时间=2.48SFig5.10:AC240/50Hz,启动时间=1.288S06
EMI 评估测试6.1--- 5V 满载测试(5V/3A)Fig6.1:5V 满载 115V 传导L 线Fig6.2:5V 满载 115V 传导N 线Fig6.3:5V 满载 115V 辐射Fig6.4:5V 满载 230V 辐射Fig6.5:5V 满载 230V 传导L 线Fig6.6:5V 满载 230V 传导N 线6.2--- 9V 满载测试(9V/2.22A)Fig6.7 9V 满载 115V 传导L 线Fig6.8 9V 满载 115V 传导N 线Fig6.9:9V 满载 115V 辐射测试Fig6.10:9V 满载 230V 辐射测试Fig6.11:9V 满载 230V 传导L 线Fig6.12:9V 满载 230V 传导N 线6.3--- 12V 满载测试(12V/1.67A)Fig6.13:12V 满载 115V 传导L 线Fig6.14:12V 满载 115V 传导N 线Fig6.15:12V 满载 115V 辐射测试Fig6.16:12V 满载 230V 辐射测试Fig6.17:12V 满载 230V 传导L 线Fig6.18:12V 满载 230V 传导N 线
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