选择这两颗芯片才有“硬核”240W电源适配器方案

在上一篇文章，我们给大家介绍了基于思睿达主推的CR3215A 输出 12V0.4A 参考设计。本文，我们将介绍基于思睿达主推的CR1252+CR3012 单电压实现12V20A输出的电源适配器解决方案。它具有具有良好的动态负载能力，良好的恒压输出效果，同时具有“BO、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP、SCP”等多种保护功能。话不多说，一起来看看吧！

1、样机介绍

该测试报告是基于一个适用于AC176V~AC264V 输入电压范围、输出功率240W恒压输出的开关电源样机，控制IC 采用了本公司的CR1252 和CR3012。

 

CR1252+CR3012_12V20A 工程样机示意图‍

CR1252芯片

CR1252是一款高性能电流模控制芯片，其工作在正激工作模式，外置内部工作频率可调引脚，通过选择电阻调整芯片工作频率，芯片内置独特的过载保护机制，内置线电压低压保护功能，使系统工作更安全，可用于PC 电源，游戏机电源等领域。芯片采用SOP-8L 封装。

特性

● 可应用于正激或反激的电流模式PWM 控制芯片；

● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

● 可设定开关频率，最高可达500kHz，具有频率抖动功能，具有良好的EMI特性；

● 具有“BO、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP、SCP 等保护功能；

● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于中等功率PC 电源、游戏机适配器。

应用

● PC电源

● 游戏机适配器

● 正激转换器

管脚排列图

引脚说明

典型应用电路

CR3012 芯片特性：

● 外置MOS SOP-8 封装同步整流芯片，可工作于CCM、DCM 和QR 模式；

● 最高工作频率400KHz，精简外围电路；

● 较低的工作电流和较高的系统效率满足能效要求。

样机PCBA尺寸：211*107*30mm( L*W*H)，是一款单电压实现12V20A输出的电源适配器。样机具有良好的动态负载能力，良好的恒压输出效果，同时具有“BO、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP、SCP”等多种保护功能。

样机的变压器，采用了POT4020磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

2、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 端)：

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：

3、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&布线

PCB 底层布局&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：POT4020 立式（6+6PIN）,Ae＝205mm²；

2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N2、N3: 2UEW 漆包线；N1、N4、N5: 三层绝缘线；

4）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

5）初级绕组感量Lp：7mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

6）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；

7）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：

3.2.5、驱动变压器EE13 参数:

4、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：

本模板在不同的输入电压(从176V/50Hz 到264V/50Hz)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（PCB 端）

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PCB 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 @ AC176V/50Hz,No Load

R&N @ AC176V/50Hz,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、整机热量图

测试条件：输入AC220V/50Hz，输出电流20A。

 

4.5、动态测试：

输出动态负载电流设置为20A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为5A/us。

 

AC176V 5ms 

AC176V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

 

TON_DELAY  @ AC176V，100% Load

TON_DELAY  @ AC264V，100% Load

THOLD_UP @ AC1760V，100% Load 

THOLD_UP @ AC264V，100% Load

VOVER_SHOOT @ AC176V，100% Load 

VOVER_SHOOT @ AC264V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

下管DRAIN（红色）端、CS（蓝色）端波形图：

AC176V/50Hz，100% load

AC220V/50Hz，100% load

AC264V/50Hz，100% Load

下管VDS/次级绕组

驱动波形（AC264V/50Hz）

驱动变压器初级和次级

Q101 和Q104（深蓝色为Q104）

其他波形（AC264V/50Hz）

续流管Q104_VDS

整流管Q101_VDS

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 黄昊宇