两颗“芯”,带你参透24W电源适配器方案的奥妙之处

描述

电源适配器又叫外置电源,是小型便携式电子设备及电子电器的供电电压变换设备,常见于手机、液晶显示器和笔记本电脑等小型电子产品上。

电源适配器广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备、安防、电脑机箱、数码产品和仪器类等领域,并且在这些领域都有着不可忽视的作用。

今天要给大家介绍的是思睿达24W电源适配器方案,该方案的控制IC采用了思睿达主推的CR6267SM、CR85V25RSA。以下为方案的具体内容:

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24W,恒压输出的工程样机,控制IC采用了思睿达主推的CR6267SM、CR85V25RSA。

电源适配器电源适配器CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性:

CR6267SM是一款高性能原边检测控制的PWM开关,待机功耗小于75mW。CR6267内部采用了多模式控制的效率均衡技术,用于优化芯片系统待机功耗和提升效率,同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术,保证了芯片在批量生产过程中 CC/CV 输出精度,内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围(90V~264V)内输出恒定的功率。

CR6267SM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),CS引脚悬空保护,输出短路保护,内置前沿消隐电路,输出整流二极管短路保护电路,输出过压保护电路。而且内置所有PIN脚悬空保护功能,使得芯片具有更高的可靠性。

● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET;反激式原边检测PWM功率开关;

● 待机功耗低于75mW

● 原边检测拓扑结构,无需光耦和TL431

● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出

● 可编程CC/CV模式控制

● 高能效QR控制模式

● 内置输出线电压补偿功能

● 内置初级电感量偏差补偿功能

● 内置全电压功率自适应补偿功能

● 动态负载响应功能

● 内置过温度保护功能

● 内置输出短路保护功能

● 内置前沿消隐

● 启动电流和工作电流低

● VDD端过压保护和钳位保护

● 逐周期过流保护

● 内置输出整流二极管短路保护

● 内置输出过压保护功能

● 内置所有PIN脚悬空保护功能

● 4个引脚散热

● SOP-8L绿色封装

基本应用

● 小功率电源适配器

● 蜂窝电话充电器

● 数码电源充电器

● 电脑和服务器辅助电源

● 替代线性调整器和RCC

典型应用

电源适配器

引脚分布

电源适配器

引脚描述

电源适配器

CR85V25RSA芯片特性:

● 精简外围电路,应用简单的同步整流IC,用于CCM、DCM、QR模式;

● 具有自供电功能,设计方便可用于正端、负端应用;

● D端85V耐压,用于输出5~12V以内的应用。

该样机是一款基于CR6267SM设计,全电压实现12V2A 24W功率输出。AC100V满足启动时间的条件下,实现AC240V样机待机功耗<75mW;典型输入电压时平均效率>86.8%;能够满足最严格的能效标准“COC_T2”;全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。

样机尺寸W*L*H:74*37mm*25mm,样机的变压器,采用了EE22加宽加厚磁芯(PC40材质),变压器绕制工艺部分,请见后文详细说明。

CR85V25RSA是一款采用内置85V功率MOSFET,具有CCM&QR&DCM模式下工作的同步整流IC。适用于输出2A电流以内的应用。

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:

电源适配器

2.2、输出特性:

电源适配器

2.3、整机参数:

电源适配器

2.4、保护功能测试:

电源适配器

2.5、工作环境:

电源适配器

2.6、测试仪器

电源适配器

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:

原理图:

电源适配器

PCB版图:

电源适配器顶层布局图

电源适配器底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺:

(1)变压器电性及结构示意图:

电源适配器

(2)规格参数:

1)骨架:EE22 立式加宽(7PIN),Ae=58.2mm²;

2)材质:TDK PC40 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:0.9mH±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:

电源适配器

3.3、元器件清单:

电源适配器

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:

电源适配器

表2、输出100%载下的输入特性

电源适配器

表3、输出PCB端测试的效率特性:

电源适配器

4.2、输出特性:

注:以下数据均为PCB端测试;

4.2.1、线性调整率和负载调整率:

电源适配器

4.2.2、输出电压纹波:

注:纹波及噪音在10cm线端测得,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。

电源适配器

纹波噪声波形图:

电源适配器Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load

电源适配器Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load

电源适配器Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

电源适配器Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,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:

电源适配器

4.3.2 短路保护:

功率计限流电流为 2.5A

电源适配器

4.4 动态测试:

注:输出动态负载电流设置为2A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。

电源适配器电源适配器AC90V @ 5ms

电源适配器AC90V @ 10ms

电源适配器AC264V @ 5ms

电源适配器AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试:

注:AC端、VO输出端波形图。

电源适配器

电源适配器TON_DELAY @ AC100V,100% Load

电源适配器TON_DELAY @ AC240V,100% Load

电源适配器VOVER_SHORT @ AC100V,No Load

电源适配器VOVER_SHORT @ AC240V,No Load

05、其它重要波形测试

DRAIN端、CS端波形图:

电源适配器AC90/60Hz,100% Load

电源适配器AC115/60Hz,100% load

电源适配器AC230/50Hz,100% load

电源适配器AC264/50Hz,100% load

电源适配器AC264/50Hz,100% load 6267电压应力

电源适配器AC264/50Hz,100% load 同步整流 电压应力

06、温度测试

测试条件:40℃环境下输出2A测试。

电源适配器

07、EMI评估测试

测试条件:

输出电流:2A  负载类型:电阻。

限值标准参考:EN55013、EN55022B。

电源适配器AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

电源适配器AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

电源适配器AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

电源适配器AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

电源适配器AC230V 辐射测试 PK+AV

电源适配器AC120V 辐射测试 PK+AV

电源适配器AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

电源适配器AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

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 黄宇

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