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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。

有了这组强大的芯片,轻松Get√ 27W电源适配器解决方案

01-07 65人看过

概述

之前我们介绍了基于思睿达主推CR5149TJ的18W电源适配器解决方案。在本文,我们将介绍基于思睿达主推的CR5159TN+CR85V25RS_27W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27W方案,输出9V3A 的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5159TN和CR85V25RS。
 
CR5159TN+CR85V25RS 工程样机示意图
 

CR5159TN

CR5159TN是一款采用内置高压功率MOSFET的高集成度、低待机功耗CCM+PFM混合电流模式PWM控制开关。CR5159TN轻载时会降低频率,最低频率22kHz可避免音频噪声。CR5159TN提供了完整的保护功能,如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力,前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计,降低开关噪声,简化了EMI设计。CR5159TN提供DIP-8L的封装。
 
CR5159TN 芯片特性:
 
● CR5159TN是采用内置650V 高压功率MOSFET,反激式PWM 功率开关;
● 较低的启动电流 (大约3μA)
● 满足六级能效标准
● 内置软启动,减小MOSFET 的应力;
● 内置同步斜坡补偿电路,消除次谐波振荡;
● 65kHz 开关频率,具有频率抖动功能,使其具有良好的EMI 特性;
● 轻载降低工作频率
● 全电压输入范围,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;
● CR5159TN还提供VDD电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。
● 内置前沿消隐电路
● 逐周期过流保护
 
典型应用
 
 
管脚排列
 
 
管脚描述
 
 

CR85V25RS芯片特性:

● 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<75mW,平均效率>87.3%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准;具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能;软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力,前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计,降低开关噪声,简化了EMI设计,CR5159TN还提供VDD电压从8.5V至36.5V更宽的工作范围。
 
样机的变压器,采用了EE22加宽磁芯(PC95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:
 
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)原理图:
 
(2)PCB 版图:
 
3.2、变压器绕制工艺:
 
(1)变压器电性及结构示意图:
 
 
(2)规格参数:
 
1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;
2)材质:TDK PC95 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:1.5mH±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:
 
3.3、元器件清单:
 

04

 

性能测评

 
 
样机性能主要是针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:
 
本样机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
 
表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性
 
表3、输出板端测试的效率特性:
 
4.2、输出特性:
 
注:以下数据均为板端测试:
 
4.2.1、线性调整率和负载调整率:
 
表4、线性调整率和负载调整率
 
4.2.2、输出电压纹波及噪音:
 
注:纹波及噪音在输出板端测得,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。
 
表5、电压纹波测试:
 
纹波噪声波形图:
 
Fig1:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load
 
Fig2:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load
 
Fig3:R&N@ AC264V/50Hz,9V3Ano load
 
Fig4:R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load
 
4.3、保护功能:
 
以下测试过流保护、短路保护功能。
 
4.3.1、过流保护:
 
4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A
 
4.4、动态测试:
 
注:输出动态负载电流设置为10%持续5ms/10ms,然后为90%持续5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为3A/uS。
 
 
Fig5:AC90V/60Hz,5ms 9V3A
 
Fig6:AC264V/50Hz,5ms 9V3A
 
Fig7:AC90V/60Hz,10ms 9V3A
 
Fig8:AC264V/50Hz,10ms 9V3A
 
4.5、系统延时时间测试:
 
注:AC 端(绿色)、VO 输出端(蓝色)波形图。
 
 
TON_DELAY @ AC100V,100% Load 
 
TON_DELAY @ AC240V,100% Load
 
TON_DELAY @ AC100V,100% Load 
 
TON_DELAY @ AC240V,100% Load
 
VOVER_SHORT @ AC100V,No Load 
 
VOVER_SHORT @ AC240V,No Load
 

05

 

其它重要波形测试:

 
 
DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:
 
AC90/60Hz,9V3A 100% Load
 
AC115/60Hz,9V3A 100% load
 
AC230/50Hz,9V3A 100% load 
 
AC264/50Hz,9V3A 100% load
 
AC90/60Hz,9V3A 100%load 输出Vds 
 
AC264/50Hz,9V3A 100%load 输出Vds
 

06

 

温度测试

 
 
测试条件:40℃环境下满载测试。
 

07

 

EMI 评估测试

 
 
7.1、测试条件:
 
输入:230VAC50Hz;
输出:9V3A;
负载类型:电阻,限值标准参考:EN55013、EN55022B
 
传导L 线测试PK+AV 
 
传导N 线测试PK+AV
 
辐射测试PK+AV
 
7.2
 
输入:110VAC50Hz;
输出:9V3A;
负载类型:电阻;
输出低接大地,限值标准参考:EN55013、EN55022B
 
传导L 线测试PK+AV
 
传导N 线测试PK+AV
 
辐射测试PK+AV

 

 

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