解鎖一份高效率低功耗的5V2A充電器方案

隨著移動設備的普及和多樣化，消費者對充電需求不斷增加。為了滿足用戶對充電效率和成本的需求，我們將介紹一份基于思睿達主推的CR52178SF_5V2A充電器解決方案，該方案AC264V輸入待機功耗<75mW，平均效率>73.7%，能夠滿足“能源之星V2.0 VI級能效”與歐洲COCT2標準，以下是方案的具體內(nèi)容。

01

樣機介紹

該測試報告是基于一個能適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率10W，恒壓輸出的工程樣機，控制 IC 采用了思睿達主推的CR52178SF。

CR52178SF_5V2A 工程樣機示意圖

CR52178SF 芯片

CR52178SF是一款外圍應用電路極度簡化的高性能原邊檢測控制的PWM開關，具有快速啟動功能，啟動時間更短。CR52178SF內(nèi)部采用了多模式控制的效率均衡技術，用于減少芯片系統(tǒng)待機功耗和提升效率，同時采用了初級電感量補償技術和內(nèi)部集成的輸出線電壓補償技術，保證了芯片在批量生產(chǎn)過程中CC/CV輸出精度，內(nèi)置的全電壓功率自適應補償技術保證了系統(tǒng)在全電壓范圍（90V~264V）內(nèi)輸出恒定的功率?？梢怨ぷ髟陔p繞組和三繞組應用系統(tǒng)下，自供電功能保證芯片能夠在任何條件下正常工作，極簡的外圍應用仍然能夠保證電源系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。

CR52178SF集成了多種功能和保護特性，包括欠壓鎖定（UVLO），軟啟，過溫保護（OTP），逐周期電流限制（OCP），F(xiàn)B引腳開路和懸空保護，輸出短路保護，前沿消隱等，使得芯片具有更高的可靠性。

主要特點

● 內(nèi)置快速啟動省啟動電阻，省 FB 下偏電阻，自供電省供電二極管

● 內(nèi)置峰值電流檢測，省電流采樣電阻

● 原邊檢測拓撲結構，無需光耦和 TL431

● 全電壓范圍內(nèi)高精度恒壓和恒流輸出，可編程 CC/CV 模式控制

● 內(nèi)置輸出線電壓補償功能

● 內(nèi)置初級電感量偏差補償功能

● 內(nèi)置全電壓功率自適應補償功能

● 內(nèi)置過溫度保護功能

● 內(nèi)置 FB 開路和短路保護功能

● 內(nèi)置前沿消隱,逐周期過流保護

● 高功率密度封裝，四引腳散熱

基本應用

●電源適配器

●蜂窩電話充電器

●LED驅動器

●替代線性調(diào)整器和RCC

典型應用

雙繞組應用電路

三繞組應用電路
管腳排列

SOP-8L管腳描述

該樣機大小41.4mm×31.9mm，AC264V輸入待機功耗<75mW，平均效率>73.7%，能夠滿足“能源之星V2.0 VI級能效”與歐洲COCT2標準；具有“軟啟動、OCP、SCP、OTP、OVP自動恢復”等多種保護功能；由振蕩電路產(chǎn)生的頻率抖動，可以改善EMI特性。

樣機的變壓器，采用了EE1510磁芯（PC40材質），變壓器繞制工藝部分，請見后文詳細說明。

02

樣機特性

以下表格為工程樣機的主要特性，具體測試方法在第4章節(jié)中有詳細說明。

2.1輸入特性：

2.2 輸出特性：

2.3 整機參數(shù)：

2.4 保護功能測試：

2.5 工作環(huán)境：

2.6 測試儀器

03

樣機結構信息

本小節(jié)展示了工程樣機的電路、版圖結構，變壓器結構及工藝。

3.1 電路原理圖及PCB 版圖：

（1） 原理圖：

（2） PCB 布局圖：

3.2 變壓器繞制工藝：

（1）變壓器電性及結構示意圖：

（2）規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：EF1510 臥式（7PIN）,Ae＝38mm2；

2）材質：TDK PC40 或同等材質；

3）初級、反饋: 2UEW 漆包線

4）次級: 三層絕緣線

5）絕緣膠帶:3M 1298 或同等材質

6）初級繞組感量Lp：1.4mH±5%（測試條件：0.25V，1kHz）；

7）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.25V，10kHz）)

8）耐壓測試= 3785V 5mA 3Min

9）成品要求:浸凡立水抽真空

(3)、變壓器參數(shù):

3.3 元器件清單：

04

性能測評

本小節(jié)對工程樣機的輸入部分、輸出部分、各種保護以及一些時序進行了測試，以下詳解了測試方法及結果。從測試結果來看，以下各項測試均合格，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90VAC到264VAC)和不同負載條件（空載和滿載）下測試，得到待機功耗、效率及平均效率。

表1 、無負載待機功耗:

表2、 輸出端測試100%載下的輸入特性

表3、輸出端測試的效率特性:

4.2 輸出特性：

注：以下數(shù)據(jù)均為板端測試；

4.1.2 線性調(diào)整率和負載調(diào)整率：

表4 線性調(diào)整率和負載調(diào)整率:

4.2.2 輸出電壓紋波：

注：紋波及噪音在板端測得，在此線端并聯(lián)10uF/50V電解電容和0.1uF/50V CBB電容，示波器帶寬限制為20MHz。

表5 電壓紋波測試

紋波噪聲波形圖：

Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load

Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load

Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load

4.3 保護功能：

以下涉及過流保護、短路保護的測試。

4.3.1 過流保護：

4.3.2 短路保護：功率計限流電流為2.5A

4.4 動態(tài)測試：

注：輸出動態(tài)負載電流設置為1.8A持續(xù)5ms/10ms，然后為0.2A持續(xù)5ms/10ms并持續(xù)循環(huán)，上升/下降設置為1A/uS。

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5 系統(tǒng)延時時間測試：

注：AC 端（綠色）、VO輸出端（藍色）波形圖。

TON_DELAY @ AC90V，100% Load

TON_DELAY@ AC264V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC264V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC90V，No Load

VOVER_SHORT @ AC264V，No Load

05

其它重要波形測試

DRAIN（綠）端、CS（藍色）端波形圖：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100%load 輸出二極管 Vds

06

溫度測試

測試條件：40℃環(huán)境下滿載測試。

07

EMI評估測試

測試條件：
輸入：230VAC50Hz 輸出電流：2A 負載類型：電阻 限值標準參考：EN55013、EN55022B

傳導 L 線測試 PK+AV

傳導 N 線測試 PK+AV

輻射測試 PK+AV輸入：115VAC50Hz 輸出電流：2A 負載類型：電阻 限值標準參考：EN55013、EN55022B

傳導 L 線測試 PK+AV

傳導 N 線測試 PK+AV