在之前的文章,我們給大家介紹了基于思睿達主推的CR5269SSG電源適配器方案,采用SOP-8L綠色封裝,滿足能效六標準。本文,我們將給大家介紹下基于思睿達主推的CR5269SSJ和CR3017L_9V2A電源適配器解決方案。
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18W,恒壓恒流輸出的電源適配器樣機,控制IC采用了思睿達主推的CR5269SSJ和CR3017L。
CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程樣機示意圖CR5269SSJ
CR5269SSJ是一款高性能的電流控制型PWM開關,全電壓范圍內待機功耗小于75mW,滿足能效六標準。為了減少待機功耗和提升效率,CR5269SSJ集成了多種工作模式。隨著負載的變化,CR5269SSJ可以工作在三種不同的模式,并且每種模式都做了優化。當負載很重時,系統工作在傳統的PWM(脈沖寬度調制)模式。當負載變輕時,系統進入PFM(脈沖頻率調制)模式。在PFM模式下,隨著負載的逐漸變輕,開關頻率也逐漸的減小。CR5269SSJ中獨有的頻率變換模塊可以使開關頻率平滑降低而不產生噪聲。由于頻率的降低,開關損耗也被有效的減小了。當負載繼續降低而低于某一設定值時,系統進入PSM(跳頻調制)模式。在PSM模式下,一些開關周期被跳過,這些周期內開關管完全關斷,因此這種模式可進一步降低待機功耗。在上述的三種工作模式下,都集成了頻率抖動功能,來提升系統的EMI特性。
芯片還集成了最大輸出功率動態補償模塊,從而保證系統在全電壓交流輸入范圍(90V~264V)內最大輸出功率點恒定。
CR5269SSJ集成了多種功能和保護特性,包括欠壓鎖定(UVLO),VDD過壓保護(OVP),軟啟動,過溫保護(OTP),逐周期電流限制(OCP),過載保護(OLP),SENSE引腳懸空保護,GATE端箝位,前沿消隱等。
芯片特性
● CR5269SSJ 是內置650V高壓功率 MOSFET,反激式PWM 功率開關;
● 內置軟啟動,減小MOSFET 的應力,內置斜坡補償電路;
● 65kHz 開關頻率,具有頻率抖動功能,使其具有良好的EMI 特性;
● 全電壓輸入范圍,待機功耗:< 75mW;
● 輸出PCB端四點平均效率:大于88%,滿足“COC_VI_T2 級能效”
● 具有“軟啟動、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保護功能;
● 電路結構簡單、較少的外圍元器件,適用于小功率 AC / DC 電源適配器、充電器。
基本應用
●電源適配器
● 開放式電源
●數碼相機和攝像機電源
●電腦和服務器輔助電源
●機頂盒電源
●掌上電腦電源
引腳分布
引腳描述
典型應用
CR3017L芯片特性:
● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
● 最大工作頻率400khz,較低的導通電阻可使系統效率更高。
● 外圍電路精簡,SOP-8L綠色封裝封裝 ,可自供電,無需輔助繞組供電。
樣機PCBA尺寸:66*39*22mm( L*W*H),是一款全電壓實現9V2A輸出的電源適配器。AC100V滿足啟動時間的條件下,實現AC264V樣機待機功耗小于75mW;全電壓輸入時平均效率>86.5%;能夠滿足最嚴格的 “COC_VI_T2” 能效標準;全電壓可實現3%電壓輸出精度。
樣機具有良好的動態負載能力,良好的恒壓輸出效果;同時具有“軟啟動、OCP、SCP、OVP、OTP自動恢復”等多種保護功能。
樣機的變壓器,采用了EE19W加寬磁芯(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章節中有詳細說明。
2.1、輸入特性:
2.2、輸出特性(線端):
2.3、整機參數:
2.4、保護功能測試:
2.5、工作環境:
2.6、測試儀器:
03、樣機結構信息
本小節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、規格參數:
1)骨架:EE19W 加寬立式(5+5PIN),Ae=46mm2;
2)材質:TDK PC40 或同等材質;
3)N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包線;N3: 三層絕緣線;
4)次級繞組從變壓器頂端進出線,磁芯接地
5)絕緣膠帶:3M900 或同等材質;
6)初級繞組感量Lp:1.6mH±5%(測試條件:0.3V ,10kHz,25℃);
7)漏感量LLK:要求控制在初級繞組的5%以內(測試條件:0.3 V,10kHz));
8)耐壓測試= 3KV 5mA 1Min;
9)成品要求:浸凡立水;3.2.3 變壓器參數:
3.2.4、變壓器結構圖:
04、性能測評
本小節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:
本模板經過在不同的輸入電壓(從90V/60Hz到264V/50Hz)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待機功耗
表2 輸出100%負載下的輸入特性
表3效率測試(PCB 端)
表4效率測試(20AWG 1.6m線端)
表5能效等級評估(線端)
4.2、輸出特性:
4.2.1、線性調整率和負載調整率: (PCB端)
4.2.2、輸出電壓紋波:
注:紋波及噪聲在PCB處測試,測試端并聯0.1uF/50V的瓷片電容和10uF/50V電解電容,帶寬限制為20MHz。
R&N @ AC100V/60Hz,No LoadR&N @ AC100V/60Hz,100% Load
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
R&N @ AC264V/60Hz,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:功率計電流量程2.5A,開啟平均值模式測量。
4.4、系統溫升測試
本項測試評估成品樣機(含配套塑料外殼)在40℃環境溫度下長時間工作CR5269SSJ+CR3017L溫升值。測試條件:輸出電流2A。
測試樣機及配套外殼
4.5、動態測試:
輸出動態負載電流設置為2A持續5ms/10ms,然后為0A持續5ms/10ms并持續循環,輸出帶線1.5m測試。
AC100V 5msAC100V 10ms
AC240V 5ms
AC240V 10ms
4.6、系統延時時間測試:
TON_DELAY?@ AC100V,100% LoadTON_DELAY?@ AC240V,100% Load
THOLD_UP?@ AC100V,100% Load
THOLD_UP@ AC240V,100% Load
4.7、其它重要波形測試:
DRAIN(淺藍色)端、CS(深藍色)端波形圖:
AC90/60Hz,100% loadAC115/60Hz,100% loadAC230/50Hz,100% Load
AC264/50Hz,100% load
其他波形測試
AC264/50Hz滿載啟動CR3017L漏源電壓應力AC264/50Hz滿載啟動CR5269漏源電壓應力
05、EMI評估測試
測試條件:
輸入:AC115V/230V/50Hz;
輸出負載:使用大功率電阻;
限值標準參考:EN55013、EN55022B。(輻射測試結果僅供參考)
AC115V/50Hz傳導L相AC115V/50Hz傳導N相
AC230V/50Hz傳導L相
AC230V/50Hz傳導N相
AC115V/50Hz輻射測試
AC230V/50Hz輻射測試
關于思睿達微電子
思睿達是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級解決方案的高科技企業,目前同步推廣啟臣微全系列產品,希望將啟臣15年在電源行業這份積淀,這份堅持發揚光大。思睿達同時也可以提供芯片級定制服務。多種方案,歡迎隨時交流溝通。
審核編輯:符乾江
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