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基于CR5159TN+CR85V25RS_27W电源适配器方案

思睿达小妹妹 来源:思睿达小妹妹 作者:思睿达小妹妹 2022-01-06 10:44 次阅读

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。

pYYBAGHWV6GALL6XAAdJg2TyYn4808.png

pYYBAGHWWFaAe3pyAApMMyO22Iw084.png

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

pYYBAGHWV6yAatkCAAHwMvjZ8Gg413.png

管脚排列

poYBAGHWV6yAe9t3AABW2wtUeWk261.png

管脚描述

pYYBAGHWV66AFM0PAAIdQ67GpnA890.png

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:

poYBAGHWV6-AMDu-AACkO-5zeZs956.png

2.2、输出特性:

pYYBAGHWV6-AT_7jAACqOvbpxok134.png

2.3、整机参数

poYBAGHWV7GAZ8zSAAFf0Ba6zrs295.png

2.4、保护功能测试:

pYYBAGHWV7GAElqxAAE3T0Iv0FU752.png

2.5、工作环境:

poYBAGHWV7KAY0zqAABx4IYPB74903.png

2.6、测试仪器:

pYYBAGHWV7OAWgcDAADbSXEkx7c289.png

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:

pYYBAGHWV7WAImJuAAGY1Tb-CwU952.png

(2)PCB 版图:

poYBAGHWV7aAGVZEAAFgdhTNxUw449.png

poYBAGHWV7eAIArgAAD-tTAw6eA752.png

pYYBAGHWV7mAYTGEAAFkceRl3S8192.png

3.2、变压器绕制工艺:

(1)变压器电性及结构示意图:

pYYBAGHWV7yAOovjAANt4iZOoBM797.png

(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:

poYBAGHWV76ABhc2AAGC0kQWHx8757.png

3.3、元器件清单:

poYBAGHWV7-AIMugAAIVXAZugFw138.png

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

pYYBAGHWV8CABk5qAAD-rpJjhd4623.png

表2、输出PCB 板端测试100%载下的输入特性

poYBAGHWV8GAQAz-AADT8LC07wI424.png

表3、输出板端测试的效率特性:

pYYBAGHWV8KAZEdWAAEhySkrV9Y629.png

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

poYBAGHWV8OAM3_OAACzf1WW-Ds065.png

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:

pYYBAGHWV8SAFRZVAACkPyMIwsE250.png

纹波噪声波形图:

poYBAGHWV8WAUh86AAAnLFvyY1g151.png

Fig1:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A no load

pYYBAGHWV8WAJ0VAAAAlZe9ldTc958.png

Fig2:R&N@ AC90V/60Hz,9V3A 100% load

poYBAGHWV8aASjDGAAApV-iKGLY733.png

Fig3:R&N@ AC264V/50Hz,9V3Ano load

pYYBAGHWV8aAPAfOAAAvwARaq2E119.png

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:

poYBAGHWV8eAQgxiAAB4jHvT2kw863.png

4.3.2、短路保护:功率计限流电流为2.5A

pYYBAGHWV8eAbZvOAACDEBNy1-U551.png

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。

pYYBAGHWV8iAISFqAADp6yVG1j8286.png

poYBAGHWV8mAabmUAAAoQnEXNFk158.png

Fig5:AC90V/60Hz,5ms 9V3A

pYYBAGHWV8qAcTi5AAAtGIOvqdo397.png

Fig6:AC264V/50Hz,5ms 9V3A

poYBAGHWV8qAPudYAAAod5Siodg594.png

Fig7:AC90V/60Hz,10ms 9V3A

pYYBAGHWV8uAcczlAAAk9HBx87w340.png

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。

poYBAGHWV8yAeVi7AABqobKzHnw606.png

pYYBAGHWV8yAcl7MAAAhrepdBQE674.png

TON_DELAY@ AC100V,100% Load

poYBAGHWV8yAWCohAAAlLVFUAU8145.png

TON_DELAY@ AC240V,100% Load

pYYBAGHWV82ASNCQAAAn2Lq2qgU959.png

TON_DELAY@ AC100V,100% Load

poYBAGHWV86AE6PdAAAoqVur1OQ776.png

TON_DELAY@ AC240V,100% Load

pYYBAGHWV86AQTkDAAAeQKp-Xic138.png

VOVER_SHORT@ AC100V,No Load

poYBAGHWV8-AUCoYAAAgty111FQ403.png

VOVER_SHORT@ AC240V,No Load

05、其它重要波形测试:

DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:

poYBAGHWV9WAcKDXAAZ-97_4QRI341.jpg

06、温度测试

测试条件:40℃环境下满载测试。

pYYBAGHWV9eANqmLAABNycenqbc663.png

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

poYBAGHWV9uAJ51yAAP_xlegriw463.jpg

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

pYYBAGHWV-CAQExSAAOFdpOvPR8658.jpg

关于思睿达微电子

poYBAGHWV-CAewtNAABCRNsPnMA086.jpg

思睿达是专注于ADCDACPoE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。

多种方案,欢迎随时交流沟通。思睿达联系人:何工 18923426660,E-mail:manjie@threeda.com,欢迎来电咨询,申请样品。感谢!

审核编辑:符乾江

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