概述
隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,電源適配器的應(yīng)用場(chǎng)合日趨廣泛,對(duì)其性能的要求也變得日益嚴(yán)格,包括對(duì)其效率的要求,特別是隨著全世界節(jié)能意識(shí)的提高,對(duì)電源的效率也提出了極為嚴(yán)格的要求。本文,我們將給大家介紹的是基于思睿達(dá)主推的CR5269SSG電源適配器方案,采用SOP-8L綠色封裝,滿足能效六標(biāo)準(zhǔn)。
1、樣機(jī)介紹
該測(cè)試報(bào)告是基于一個(gè)能適用于寬輸入電壓范圍,輸出功率12W,恒壓輸出的電源適配器樣機(jī),控制IC采用了思睿達(dá)公司主推的CR5269SSG。
CR5269SSG_12V1A 工程樣機(jī)示意圖
CR5269SSG產(chǎn)品概述
CR5269SSG是一款高性能的電流控制型PWM開關(guān),全電壓范圍內(nèi)待機(jī)功耗小于75mW,滿足能效六標(biāo)準(zhǔn)。為了減少待機(jī)功耗和提升效率,CR5269SSG集成了多種工作模式。隨著負(fù)載的變化,CR5269SSG可以工作在三種不同的模式,并且每種模式都做了優(yōu)化。當(dāng)負(fù)載很重時(shí),系統(tǒng)工作在傳統(tǒng)的PWM(脈沖寬度調(diào)制)模式。當(dāng)負(fù)載變輕時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入PFM(脈沖頻率調(diào)制)模式。在PFM模式下,隨著負(fù)載的逐漸變輕,開關(guān)頻率也逐漸的減小。CR5269SSG中獨(dú)有的頻率變換模塊可以使開關(guān)頻率平滑降低而不產(chǎn)生噪聲。由于頻率的降低,開關(guān)損耗也被有效的減小了。當(dāng)負(fù)載繼續(xù)降低而低于某一設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入PSM(跳頻調(diào)制)模式。在PSM模式下,一些開關(guān)周期被跳過,這些周期內(nèi)開關(guān)管完全關(guān)斷,因此這種模式可進(jìn)一步降低待機(jī)功耗。在上述的三種工作模式下,都集成了頻率抖動(dòng)功能,來提升系統(tǒng)的EMI特性。
芯片還集成了最大輸出功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模塊,從而保證系統(tǒng)在全電壓交流輸入范圍(90V~264V)內(nèi)最大輸出功率點(diǎn)恒定。
CR5269SSG集成了多種功能和保護(hù)特性,包括欠壓鎖定(UVLO),VDD過壓保護(hù)(OVP),軟啟動(dòng),過溫保護(hù)(OTP),逐周期電流限制(OCP),過載保護(hù)(OLP),SENSE引腳懸空保護(hù),GATE端箝位,前沿消隱等。
芯片特性:
●全電壓范圍待機(jī)低于75mW
●滿足能效六級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
●PSM模式降低待機(jī)功耗
●內(nèi)置軟啟動(dòng)
●良好的EMI特性
●零噪聲工作
●典型65kHz開關(guān)頻率
●電流模式控制
●內(nèi)置斜坡補(bǔ)償
●內(nèi)置前沿消隱
●啟動(dòng)電流和工作電流低
●VDD端過壓保護(hù)
●過載保護(hù)
●逐周期過流保護(hù)
●過溫保護(hù)
●輸出整流二極管短路保護(hù)
●四引腳散熱
●SOP-8L綠色封裝
基本應(yīng)用
●電源適配器
●開放式電源
●數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)電源
●電腦和服務(wù)器輔助電源
●機(jī)頂盒電源
●掌上電腦電源
引腳分布
引腳描述
典型應(yīng)用
樣機(jī)PCBA尺寸:63*34*19mm( L*W*H),是一款全電壓實(shí)現(xiàn)12V1A輸出的電源適配器。AC90V滿足啟動(dòng)時(shí)間的條件下,實(shí)現(xiàn)AC264V樣機(jī)待機(jī)功耗小于75mW;全電壓輸入時(shí)PCB平均效率84.09%;能夠滿足最嚴(yán)格的“COC_VI_T2” 能效標(biāo)準(zhǔn);全電壓可實(shí)現(xiàn)3%電壓輸出精度。
樣機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力,良好的恒流輸出效果;同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。
樣機(jī)的變壓器,采用了EE16W加寬磁芯(PC40材質(zhì))。變壓器繞制工藝部分,請(qǐng)見后文詳細(xì)說明。
2、樣機(jī)特性
以下表格為工程樣機(jī)的主要特性,具體測(cè)試方法在第4 章節(jié)中有詳細(xì)說明。
2.1、輸入特性:
2.2、輸出特性(PCB 端):
2.3、整機(jī)參數(shù):
2.4、保護(hù)功能測(cè)試:
2.5、工作環(huán)境:
2.6、測(cè)試儀器:
3、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息
本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu),變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。
3.1、電路原理圖及BOM:
3.1.1、原理圖:
3.1.2、元器件清單:
3.1.3、PCB 布局&布線:
PCB 頂層布局&布線PCB 底層布局&布線
3.2、變壓器繞制工藝:
3.2.1、電路示意圖:
3.2.2、規(guī)格參數(shù):
1)骨架:EE16W 加寬立式(5+5PIN),Ae=38mm2;
2)材質(zhì):TDK PC40 或同等材質(zhì);
3)N1、N2、N3: 2UEW 漆包線;N4: 三層絕緣線;
4)次級(jí)繞組從變壓器頂端進(jìn)出線,磁芯接地
5)絕緣膠帶:3M900 或同等材質(zhì);
6)初級(jí)繞組感量Lp:1.8mH±5%(測(cè)試條件:0.3V,10kHz);
7)漏感量LLK:要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測(cè)試條件:0.3 V,10kHz));
8)耐壓測(cè)試= 3KV 5mA 1Min;
9)成品要求:浸凡立水;3.2.3、變壓器參數(shù):
3.2.4 變壓器結(jié)構(gòu)圖:
4、性能測(cè)評(píng)
本小節(jié)對(duì)工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測(cè)試,以下詳解了測(cè)試方法及結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來看,以下各項(xiàng)測(cè)試均合格,能夠滿足大部分客戶的要求。
4.1、輸入特性:
本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90V/60Hz 到264V/50Hz)和不同負(fù)載條件(空載和滿載)下測(cè)試,得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。
表1 待機(jī)功耗
表2 輸出100%負(fù)載下的輸入特性
表3 效率測(cè)試(PCB 端)
表4 效率測(cè)試(1.8m 24AWG Cable)
表5 能效等級(jí)評(píng)估(PCB 端)
4.2、輸出特性:
4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率: (1.8m 24AWG Cable)
4.2.2、輸出電壓紋波:
注:紋波及噪聲在PCB 處測(cè)試,測(cè)試端并聯(lián)0.1uF/50V 的瓷片電容和10uF/50V 電解電容,帶寬限制為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 保護(hù)功能:
以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測(cè)試。
4.3.1、過流保護(hù):
4.3.2、短路保護(hù):功率計(jì)電流量程2.5A,開啟平均值模式測(cè)量。
4.4、系統(tǒng)溫升測(cè)試
本項(xiàng)測(cè)試評(píng)估成品樣機(jī)(含配套塑料外殼)在40℃環(huán)境溫度下長時(shí)間工作時(shí)關(guān)鍵器件的穩(wěn)態(tài)溫度值。測(cè)試條件:輸入電壓分別為90V~264V,輸出電流1A。
測(cè)試樣機(jī)及配套外殼
溫升測(cè)試:單位℃
4.5、動(dòng)態(tài)測(cè)試:
輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為3A 持續(xù)5ms/10ms,然后為0A 持續(xù)5ms/10ms 并持續(xù)循環(huán),上升/下降設(shè)置為3A/us。
AC90V 5ms?AC90V 10ms
AC264V 5ms?
AC264V 10ms
4.6、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試:
TON_DELAY??@ AC100V,100% Load?TON_DELAY??@ AC240V,100% Load
THOLD_UP?@ AC100V,100% Load?
THOLD_UP?@ AC240V,100% Load
VOVER_SHORT?@ AC100V,100% Load?
VOVER_SHORT?@ AC240V,100% Load
4.7、其它重要波形測(cè)試:
DRAIN(藍(lán)色)端、CS(紅色)端波形圖:
AC90/60Hz,100% load?AC115/60Hz,100% load
AC230/50Hz,100% Load?
AC264/50Hz,100% load
AC264/50Hz,100% load 輸出肖特基電壓
AC264/50Hz,輸出短路,IC 漏極、CS 波形
5、EMI 評(píng)估測(cè)試
測(cè)試條件:輸入:AC115V/230V/50Hz;輸出負(fù)載:使用大功率電阻;限值標(biāo)準(zhǔn)參考:EN55013、EN55022B。(輻射測(cè)試結(jié)果僅供參考)
關(guān)于思睿達(dá)微電子
思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級(jí)解決方案的高科技企業(yè),目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品,希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀,這份堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時(shí)也可以提供芯片級(jí)定制服務(wù)。
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