基于副边检测电源芯片CR5249_12V1.5A适配器设计方案

2023-6-8 17:35| 发布者: 开心| 查看: 105| 评论: 0

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摘要: 在上一篇文章，我们介绍了“基于思睿达主推的CR5243_5V1.2A 无Y电容电源适配器设计参考”的内容。本文，我们将介绍的是CR5249_18W电源适配器解决方案。 01、样机介绍该 ...

在上一篇文章，我们介绍了“基于思睿达主推的CR5243_5V1.2A 无Y电容电源适配器设计参考”的内容。本文，我们将介绍的是CR5249_18W电源适配器解决方案。 01、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
  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。
  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: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。  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(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：

  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：

  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，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

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：

  05、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）

关于思睿达微电子

思睿达是专注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片级解决方案的高科技企业，目前同步推广启臣微全系列产品，希望将启臣15年在电源行业这份积淀，这份坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务。
多种方案，欢迎随时交流沟通。思睿达联系人：何工 18923426660，E-mail：manjie@threeda.com，欢迎来电咨询，申请样品。感谢！

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