打造高效率低成本的12V1A电源适配器方案,这颗芯片至关重要

描述

文章概述

思睿达主推的CR5244是一款高性能的电流控制型PWM开关,适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源,而且它可以完美替代XX2358。

本文,我们将介绍基于思睿达主推的CR5244_12V1A 电源适配器解决方案。

1、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12W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR5244。

芯片

 

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CR5244_12V1A 工程样机示意图

CR5244 芯片

CR5244是一款采用内置高压功率MOSFET,具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器,适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5244在重载或中等负载时,工作在PWM模式,频率为65kHz。当负载逐渐减小时,振荡器的工作频率逐渐降低,最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时,电路采用间歇模式,有效的降低了待机功耗。

特性

● CR5244 是采用内置600V 高压功率MOSFET,反激式PWM 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;

● 全电压输入范围,待机功耗:< 100mW;

● 输出接24AWG 1.5 米,四点平均效率:>84.0%,满足“能源之星V2.0-VI 级能效”

● 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。

基本应用

● 电源适配器

● 开放式电源

● 数码相机和摄像机电源

● 电脑和服务器辅助电源

● 机顶盒电源

● 掌上电脑电源

引脚分布

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引脚描述

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典型应用

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该样机大小65mm×38mm,AC264V输入待机功耗<100mW,平均效率>84.0%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准;具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能;由振荡电路产生的频率抖动,可以改善EMI特性。

样机的变压器,采用了EF20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:

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2.2、输出特性:

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2.3、整机参数:

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2.4、保护功能测试:

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2.5、工作环境:

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2.6、测试仪器

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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PCB 版图:

(1)原理图:

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(2)PCB 版图:

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3.2、变压器绕制工艺:

(1)电路示意图:

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(2)规格参数:

1)骨架:EF20 卧式(10PIN),Ae=33.5mm²;

2)材质:TDK PC40 或同等材质;

3)初级、反馈、屏蔽: 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:3mH±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:

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(4)变压器结构图:

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3.3、元器件清单:

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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(无假负载):

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表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

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表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:

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表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

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4.2、输出特性:

注:以下数据均为外接24AWG 1.5 米线测试;

4.1.2 线性调整率和负载调整率:

表4 线性调整率和负载调整率:

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4.2.2、输出电压纹波:

注:纹波及噪音在24AWG/1.5M 线端测得,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

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纹波噪声波形图:

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Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load 

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Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load

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Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load

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Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no 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:

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4.3.2 短路保护:功率计限流电流为2.5A

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5、其它重要波形测试

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:

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AC90/60Hz,100% Load 

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AC115/60Hz,100% load

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AC230/50Hz,100% load 

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AC264/50Hz,100% load

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AC115/60Hz,100%load 启动时间=2.4S 

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AC264/50Hz,100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试

测试条件:

输入:230VAC 50Hz ;

输出电流:1A ;

负载类型:电阻;

限值标准参考:EN55013、EN55022B。

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传导L 线测试PK+AV 

芯片

传导N 线测试PK+AV

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辐射测试PK+AV

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。

审核编辑 黄昊宇

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