高集成度、經(jīng)濟(jì)高效的27W電源適配器方案，這兩顆芯片功不可沒(méi)

在我們之前的文章中，介紹了基于思睿達(dá)主推的CR5149TJ_18W電源適配器方案。該方案全90VAC滿足啟動(dòng)時(shí)間的條件下，實(shí)現(xiàn)AC264V樣機(jī)待機(jī)功耗僅為70mW；全電壓輸入時(shí)平均效率>86%。

接下來(lái)，將要介紹的是另一個(gè)電源適配器方案，控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR5159TN 和 CR85V25RS，輸出功率為27W。該方案與之前的方案又有何不同呢？我們往下看。

01、樣機(jī)介紹

該測(cè)試報(bào)告是基于一個(gè)能適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率27W 方案，輸出9V3A 的工程樣機(jī)，控制IC 采用了思睿達(dá)主推的CR5159TN 和CR85V25RS。

CR5159TN+CR85V25RS 工程樣機(jī)示意圖

CR5159TN

CR5159TN是一款采用內(nèi)置高壓功率MOSFET的高集成度、低待機(jī)功耗CCM+PFM混合電流模式PWM控制開(kāi)關(guān)。CR5159TN輕載時(shí)會(huì)降低頻率，最低頻率22kHz可避免音頻噪聲。CR5159TN提供了完整的保護(hù)功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。軟啟動(dòng)功能可以減少系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)MOSFET的應(yīng)力，前沿消隱時(shí)間簡(jiǎn)化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過(guò)頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，降低開(kāi)關(guān)噪聲，簡(jiǎn)化了EMI設(shè)計(jì)。CR5159TN提供DIP-8L的封裝。

特性

● CR5159TN 是采用內(nèi)置650V 高壓功率MOSFET，反激式PWM 功率開(kāi)關(guān)；

● 內(nèi)置軟啟動(dòng)，減小MOSFET 的應(yīng)力；

● 內(nèi)置同步斜坡補(bǔ)償電路，消除次諧波振蕩；

● 65kHz 開(kāi)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，待機(jī)功耗：< 75mW；

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

● 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較少的外圍元器件，適用于小功率AC / DC 電源適配器、充電器；

● CR5159TN 還提供VDD 電壓從8.5V 至36.5V 更寬的工作范圍。

基本應(yīng)用

●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

CR85V25RS

芯片特性：

● 支持CCM&QR&DCM 工作模式；

● 內(nèi)置85V 功率MOS 管；

● 可自供電，支持正端/負(fù)端應(yīng)用；

● 精確的外圍電路；

● VCC 欠壓保護(hù)；

● 最大支持150kHz 工作頻率。

該樣機(jī)大小73.8mm×36.8mm，AC264V 輸入待機(jī)功耗<75mW，平均效率>87.3%，能夠滿足“能源之星V2.0 VI 級(jí)能效”與歐洲COCT2 標(biāo)準(zhǔn)；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多種保護(hù)功能；軟啟動(dòng)功能可以減少系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)MOSFET的應(yīng)力，前沿消隱時(shí)間簡(jiǎn)化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過(guò)頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，降低開(kāi)關(guān)噪聲，簡(jiǎn)化了EMI 設(shè)計(jì)，CR5159TN 還提供VDD 電壓從8.5V 至36.5V 更寬的工作范圍。

樣機(jī)的變壓器，采用了EE22加寬磁芯（PC95材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請(qǐng)見(jiàn)后文詳細(xì)說(shuō)明。

02、樣機(jī)特性

以下表格為工程樣機(jī)的主要特性，具體測(cè)試方法在第4章節(jié)中有詳細(xì)說(shuō)明。

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

03、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）原理圖：

（2）PCB 版圖：

3.2、變壓器繞制工藝：

（1）變壓器電性及結(jié)構(gòu)示意圖：

（2）規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：EE22 立式加寬（7PIN）,Ae＝58.2mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC95 或同等材質(zhì)；

3）初級(jí)、反饋: 2UEW 漆包線

4）次級(jí): 三層絕緣線

5）絕緣膠帶:3M1298 或同等材質(zhì)

6）初級(jí)繞組感量Lp：1.5mH±5%（測(cè)試條件：0.25V，1kHz）；

7）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）)

8）耐壓測(cè)試= 3KV 5mA 1Min

9）成品要求:浸凡立水

(3)變壓器參數(shù)：

3.3、元器件清單：

04、性能測(cè)評(píng)

樣機(jī)性能主要是針對(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，以下詳解了測(cè)試方法及結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，以下各項(xiàng)測(cè)試均合格，能夠滿足大部分客戶的要求。

4.1、輸入特性：

本樣機(jī)經(jīng)過(guò)在不同的輸入電壓(從90VAC 到264VAC)和不同負(fù)載條件（空載和滿載）下測(cè)試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表1 、無(wú)負(fù)載待機(jī)功耗

表2、輸出PCB 板端測(cè)試100%載下的輸入特性

表3、輸出板端測(cè)試的效率特性:

4.2、輸出特性：

注：以下數(shù)據(jù)均為板端測(cè)試：

4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率：

表4、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率

4.2.2、輸出電壓紋波及噪音：

注：紋波及噪音在輸出板端測(cè)得，在此線端并聯(lián)10uF/50V 電解電容和0.1uF/50V CBB 電容，示波器帶寬限制為20MHz。

表5、電壓紋波測(cè)試:

紋波噪聲波形圖：

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

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

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

Fig4 R&N@ AC264V/50Hz,9V3A 100% load

4.3、保護(hù)功能：

以下測(cè)試過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)功能。

4.3.1、過(guò)流保護(hù)：

4.3.2、短路保護(hù)：功率計(jì)限流電流為2.5A

4.4、動(dòng)態(tài)測(cè)試：

注：輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為10%持續(xù)5ms/10ms，然后為90%持續(xù)5ms/10ms并持續(xù)循環(huán)，上升/下降設(shè)置為3A/uS。

Fig5 AC90V/60Hz,5ms 9V3A

Fig6 AC264V/50Hz,5ms 9V3A

Fig7 AC90V/60Hz,10ms 9V3A

Fig8 AC264V/50Hz,10ms 9V3A

4.5、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試：

注：AC 端（綠色）、VO 輸出端（藍(lán)色）波形圖。

TON_DELAY@ AC100V，100% Load

TON_DELAY@ AC240V，100% Load

TON_DELAY@ AC100V，100% Load

TON_DELAY@ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT@ AC100V，No Load

VOVER_SHORT@ AC240V，No Load

05、其它重要波形測(cè)試

DRAIN（綠）端、CS（藍(lán)色）端波形圖：

AC90/60Hz，9V3A 100% Load

AC115/60Hz，9V3A 100% load

AC230/50Hz，9V3A 100% load

AC264/50Hz，9V3A 100% load

AC90/60Hz，9V3A 100%load 輸出Vds

AC264/50Hz，9V3A 100%load 輸出Vds

06、溫度測(cè)試

測(cè)試條件：40℃環(huán)境下滿載測(cè)試。

07、EMI 評(píng)估測(cè)試

7.1 測(cè)試條件：

輸入：230VAC50Hz

輸出：9V3A

負(fù)載類型：電阻，限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B

傳導(dǎo)L 線測(cè)試PK+AV

傳導(dǎo)N 線測(cè)試PK+AV

輻射測(cè)試PK+AV

7.2

輸入：110VAC50Hz

輸出：9V3A

負(fù)載類型：電阻輸出低接大地，限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B

傳導(dǎo)L 線測(cè)試PK+AV

傳導(dǎo)N 線測(cè)試PK+AV

輻射測(cè)試PK+AV

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