有了這兩顆“神助攻”芯片，智能匹配移動(dòng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)快速充電

在上一篇文章，我們將給大家介紹了基于思睿達(dá)主推的CR5218SC_12V0.45A_EE13非標(biāo)DEMO演示。本文，將為大家?guī)淼氖?0W智能快速充電器解決方案。該樣機(jī)低待機(jī)，高效率。全模式（5V/9V/12V）滿足快充能效標(biāo)準(zhǔn)。那么，它采用什么芯片以及還有其它什么特性呢？讓我們接著往下看吧！

1、樣機(jī)介紹

該測(cè)試報(bào)告是基于一個(gè)20W智能快速充電器，兼容高通Quick Charge3.0技術(shù)，并向下兼容5V快速充電器標(biāo)準(zhǔn)?？筛鶕?jù)被充電設(shè)備USB信號(hào)調(diào)節(jié)5V/9V/12V輸出電壓。PWM功率開關(guān)采用了本公司的CR5168SK，同步整流芯片為本公司的CR3016，協(xié)議芯片為其他家協(xié)議芯片。

AC230V輸入待機(jī)功耗55mW，平均效率>87.35%，滿足能效快充標(biāo)準(zhǔn)；全模式均滿足相關(guān)EMI測(cè)試規(guī)范。

CR5168SK+CR3016_5V3A/9V2.22A/12V1.67A 工程樣機(jī)效率實(shí)測(cè)

該樣機(jī)方案在同類產(chǎn)品中成本低廉，同時(shí)體積大小僅為48mm*40mm*18mm。

CR5168SK+CR3016_5V3A/9V2.22A/12V1.67A 工程樣機(jī)示意圖

樣機(jī)特性：

● 多電壓輸出，智能匹配移動(dòng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)快速充電；

● 低待機(jī)，高效率。全模式（5V/9V/12V）滿足快充能效標(biāo)準(zhǔn)；

● 體積小（48mm*40mm*18mm），成本低；

● 符合EMI標(biāo)準(zhǔn)，EN55022B&EN55013；

CR5168SK

CR5168SK是一款采用內(nèi)置高壓功率MOSFET，具有優(yōu)化的圖騰驅(qū)動(dòng)電路以及電流模式PWM控制器，適用于待機(jī)功耗<75mW的小功率AC / DC電源適配器、充電器電源。CR5168SK采用PWM+PFM工作模式。在空載和輕載時(shí)，電路采用間歇模式，有效的降低了待機(jī)功耗。具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能；由振蕩電路產(chǎn)生的頻率抖動(dòng)，可以改善EMI特性。

芯片特性

● CR5168SK是采用內(nèi)置650V高壓功率MOSFET，反激式PWM功率開關(guān)；

● 內(nèi)置軟啟動(dòng)，減小MOSFET的應(yīng)力，內(nèi)置斜坡補(bǔ)償電路；

● 65kHz開關(guān)頻率，具有頻率抖動(dòng)功能，使其具有良好的EMI特性；

● 全電壓輸入范圍，低待機(jī)功耗<75mW；

● 能效滿足DOE Ⅵ 和 CoC V5_T2 要求；

● 具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OTP、OVP自動(dòng)恢復(fù)等保護(hù)功能；

基本應(yīng)用

●AC / DC適配器

●PD電源適配器

●充電器

●存儲(chǔ)設(shè)備電源

典型應(yīng)用

管腳排列

管腳描述

CR3016

CR3016 是SOP-8 封裝的一款結(jié)構(gòu)簡單同步整流開關(guān)，可工作于CCM,DCM 和QR 模式，最高工作頻率可達(dá)200KHZ，針對(duì)5V 輸出電源系統(tǒng)進(jìn)行了專門的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，內(nèi)置RDS(ON） 為10mΩ的N 溝道MOS，用來替換傳統(tǒng)的整流二極管，能有效的提升整機(jī)的效率并減少熱損耗，提高整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。

芯片特性

● 可工作于CCM、DCM 和QR 模式，外圍電路簡單；

● 最高工作頻率可達(dá)200KHZ；

● 內(nèi)置RDS(ON） 為10mΩ60V 的N 溝道MOS；

2、樣機(jī)特性

2.1、輸入特性

2.2、輸出特性

2.3、整機(jī)參數(shù)

2.4、保護(hù)功能測(cè)試

2.5、工作環(huán)境

2.6、測(cè)試儀器

3、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu)，變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。

3.1、電路原理圖及PCB 版圖

（1）電源部分原理圖

（2）PD 協(xié)議部分原理圖

（3）電源部分PCB 版圖

頂層絲印

頂層布線

底層絲印

底層布線

（4）PD 協(xié)議部分PCB 版圖

頂層絲印

頂層布線

底層絲印

底層布線

（5）電源部分BOM 表

（6）PD 協(xié)議部分BOM 表

3.2、變壓器繞制工藝

（1）電路示意圖

（2）規(guī)格參數(shù)

1） 骨架：EE19W（5+5PIN）,Ae＝46mm2；

2） 材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；

3） 初級(jí)、反饋、屏蔽: 2UEW 漆包線；次級(jí): 三層絕緣線

4） 絕緣膠帶:3M1298 或同等材質(zhì)

5） 初級(jí)繞組感量Lp：1.0mH±5%（測(cè)試條件：0.25V，1kHz）；

6） 漏感量LLK：要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測(cè)試條件：0.25V，10kHz）)

7） 耐壓測(cè)試= 3KV 5mA 1Min

8） 成品要求:浸凡立

9） PIN6、PIN7、PIN9、PIN10 拔除，PIN2 焊接后剪短。

10）磁芯接地，包絕緣膠帶。

（3）變壓器參數(shù)

（4）變壓器結(jié)構(gòu)圖

4、性能測(cè)評(píng)

本小節(jié)對(duì)工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測(cè)試。通過在不同的輸入電壓(從AC90V 到AC264V),輸出電壓（5V/9V/12V）)和不同負(fù)載條件下測(cè)試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

4.1、輸入特性

表4.1待機(jī)功耗

表4.2 100%負(fù)載下的輸入特性

4.2、效率測(cè)試(PCB END)

表4.3 測(cè)試5V 輸出的效率特性

表4.4 測(cè)試9V 輸出的效率特性

表4.5 測(cè)試12V 輸出的效率特性

4.3、輸出特性

4.3.1、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率

表4.6 5V 輸出的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率

表4.7 9V 輸出的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率

表4.8 12V 輸出的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率

4.3.2、輸出電壓紋波

注：紋波測(cè)試時(shí)探頭上并聯(lián)10uF/50V 電解電容和0.1uF/50V CBB 電容，示波器帶寬限制為20MHz。

表4.9 電壓紋波測(cè)試

Fig4.1 5V 模式90VAC 空載

Fig4.2 5V 模式90VAC 滿載

Fig4.3 5V 模式264VAC 空載

Fig4.4 5V 模式264VAC 滿載

Fig4.5 9V 模式90VAC 空載

Fig4.6 9V 模式90VAC 滿載

Fig4.7 9V 模式264VAC 空載

Fig4.8 9V 模式264VAC 滿載

Fig4.9 12V 模式90VAC 空載

Fig4.10 12V 模式90VAC 滿載

Fig4.11 12V 模式264VAC 空載

Fig4.12 12V 模式264VAC 滿載

4.4、保護(hù)功能

以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測(cè)試。

5V 過流保護(hù)

9V 過流保護(hù)

12V 過流保護(hù)

短路保護(hù)

5、重要波形測(cè)試

5.1 MOS-變壓器應(yīng)力：DRAIN 端、CS 端波形圖

綠色：DRAIN 端；藍(lán)色：CS 端

Fig5.1 5V 模式90VAC 滿載

Fig5.2 5V 模式264VAC 滿載

Fig5.3 9V 模式90VAC 滿載

Fig5.4 9V 模式264VAC 滿載

Fig5.5 12V 模式90VAC 滿載

Fig5.6 12V 模式264VAC 滿載VDRAIN=580V

5.2、耐壓測(cè)試

Fig5.7 12V 模式264VAC 滿載

Fig5.8 12V 模式264VAC 滿載

5.3、溫升測(cè)試

本項(xiàng)測(cè)試評(píng)估成品樣機(jī)（含配套塑料外殼）在35℃環(huán)境溫度下長時(shí)間工作時(shí)關(guān)鍵器件的穩(wěn)態(tài)溫度值。

測(cè)試條件：輸入電壓為90V-264V。

5.4、啟動(dòng)時(shí)間

Fig5.9 AC100/60Hz，啟動(dòng)時(shí)間=2.48S

Fig5.10 AC240/50Hz，啟動(dòng)時(shí)間=1.288S

6、EMI 評(píng)估測(cè)試

6.1--- 5V 滿載測(cè)試（5V/3A）

Fig6.1 5V 滿載 115V 傳導(dǎo)L 線

Fig6.2 5V 滿載 115V 傳導(dǎo)N 線

Fig6.3 5V 滿載 115V 輻射

Fig6.4 5V 滿載 230V 輻射

Fig6.5 5V 滿載 230V 傳導(dǎo)L 線

Fig6.6 5V 滿載 230V 傳導(dǎo)N 線

6.2--- 9V 滿載測(cè)試（9V/2.22A）

Fig6.7 9V 滿載 115V 傳導(dǎo)L 線

Fig6.8 9V 滿載 115V 傳導(dǎo)N 線

Fig6.9 9V 滿載 115V 輻射測(cè)試

Fig6.10 9V 滿載 230V 輻射測(cè)試

Fig6.11 9V 滿載 230V 傳導(dǎo)L 線

Fig6.12 9V 滿載 230V 傳導(dǎo)N 線

6.3--- 12V 滿載測(cè)試（12V/1.67A）

Fig6.13 12V 滿載 115V 傳導(dǎo)L 線

Fig6.14 12V 滿載 115V 傳導(dǎo)N 線

Fig6.15 12V 滿載 115V 輻射測(cè)試

Fig6.16 12V 滿載 230V 輻射測(cè)試

Fig6.17 12V 滿載 230V 傳導(dǎo)L 線

Fig6.18 12V 滿載 230V 傳導(dǎo)N 線

關(guān)于思睿達(dá)微電子

思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級(jí)解決方案的高科技企業(yè)，目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品，希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀，這份堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時(shí)也可以提供芯片級(jí)定制服務(wù)。

審核編輯 黃昊宇