基于CR5159TN+CR85V25RS_27W电源适配器方案

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：

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

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

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。

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审核编辑：符乾江