高效實(shí)用的5W充電器方案揭秘，這顆國產(chǎn)芯片不容小覷

文章概述

本文給大家安利一份思睿達(dá)的5W充電器方案，方案的樣機(jī)是一款基于CR6245設(shè)計(jì)的，全電壓實(shí)現(xiàn)5V2.4A輸出的充電器。典型輸入電壓時(shí)平均效率>74%；能夠滿足最嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)“COC_T2”；全電壓可實(shí)現(xiàn)±2%的CC/CV輸出精度。

01、樣機(jī)介紹

該測試報(bào)告是基于一個(gè)能適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率5W，恒壓輸出的充電器樣機(jī)，控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR6245。

CR6245_5V1.0A工程樣機(jī)示意圖

CR6245產(chǎn)品

CR6245 是一款高性能原邊檢測控制 的 PWM 開關(guān)，待機(jī)功耗小于 75mW。CR6245 內(nèi)部采用了多模式控制的效率均衡技術(shù)，用于優(yōu)化芯片系統(tǒng)待機(jī)功耗。QR 控制模式提升效率，同時(shí)采用了初級(jí)電感 量補(bǔ)償技術(shù)和內(nèi)部集成的輸出線電壓補(bǔ)償 技術(shù)，保證了芯片在批量生產(chǎn)過程中 CC/CV 輸出精度，內(nèi)置的全電壓功率自適 應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)保證了系統(tǒng)在全電壓范圍 （90V~264V）內(nèi)輸出恒定的功率。

CR6245 集成了多種功能和保護(hù)特 性，包括欠壓鎖定（UVLO），VDD 過壓 保護(hù)（OVP），軟啟動(dòng)，過溫保護(hù)（OTP）， 逐周期電流限制（OCP），CS引腳懸空保 護(hù)，輸出短路保護(hù)，內(nèi)置前沿消隱電路， 輸出整流二極管短路保護(hù)電路，輸出過壓 保護(hù)電路。而且內(nèi)置所有 PIN 腳懸空保護(hù) 功能，使得芯片具有更高的可靠性。

主要特點(diǎn)

●待機(jī)功耗低于75mW

●原邊檢測拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無需光耦和TL431

●全電壓范圍內(nèi)高精度恒壓和恒流輸出

●可編程CC/CV模式控制

●采用多模式控制的效率均衡技術(shù)

●高能效QR控制模式

●內(nèi)置輸出線電壓補(bǔ)償功能

●內(nèi)置初級(jí)電感量偏差補(bǔ)償功能

●內(nèi)置全電壓功率自適應(yīng)補(bǔ)償功能

●動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)功能

●內(nèi)置過溫度保護(hù)功能

●內(nèi)置輸出短路保護(hù)功能

●內(nèi)置前沿消隱

●啟動(dòng)電流和工作電流低

●VDD端過壓保護(hù)和鉗位保護(hù)

●逐周期過流保護(hù)

●內(nèi)置輸出整流二極管短路保護(hù)

●內(nèi)置輸出過壓保護(hù)功能

●內(nèi)置所有PIN腳懸空保護(hù)功能

●DIP-8L、SOP-7L綠色封裝

基本應(yīng)用

●小功率電源適配器

●蜂窩電話充電器

●數(shù)碼電源充電器

●電腦和服務(wù)器輔助電源

●替代線性調(diào)整器和RCC

引腳分布

引腳描述

典型應(yīng)用

該樣機(jī)是一款基于CR6245設(shè)計(jì)的，全電壓實(shí)現(xiàn)5V2.4A輸出的充電器。AC90V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<75mW；典型輸入電壓時(shí)平均效率>74%；能夠滿足最嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)“COC_T2”；全電壓可實(shí)現(xiàn)±2%的CC/CV輸出精度。

樣機(jī)尺寸：33*28.5mm；樣機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力，良好的恒流輸出效果；同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、FB開路保護(hù)、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。

樣機(jī)的變壓器，采用了EE13磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請見后文詳細(xì)說明。

02、樣機(jī)特性

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

2.1 輸入特性：

2.2 輸出特性(PCB END)：

2.3 整機(jī)參數(shù)：

2.4 保護(hù)功能測試：

2.5 工作環(huán)境：

2.6 測試儀器：

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 BOM：

3.1.1 原理圖：

3.1.2、元器件清單：

3.1.3 PCB 布線：

3.2 變壓器繞制工藝：

3.2.1 電路示意圖：

3.2.2 規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：EE13 立式（5+5PIN）,Ae＝17.1mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；

3）N1、N2、N3：2UEW 漆包線；

4）N4：三層絕緣線；

5）絕緣膠帶:3M800 或同等材質(zhì)；

6）初級(jí)繞組感量 Lp：1800uH±5%（測試條件：0.3V，10kHz）；

7）漏感量 LLK：要求控制在初級(jí)繞組的 5%以內(nèi)(測試條件：0.,3 V，10kHz）)

8）耐壓測試= 3KV 5mA 1Min

9）成品要求:浸凡立水

3.2.3 變壓器參數(shù):

3.2.4 變壓器結(jié)構(gòu)圖：

04、性能測評

本小節(jié)對工程樣機(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 試，以下詳解了測試方法及結(jié)果。從測試結(jié)果來看，以下各項(xiàng)測試均合格，能夠 滿足大部分客戶的要求。

4.1 輸入特性：

本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從 90V/60Hz 到 264V/50Hz)和不同負(fù)載條件 （空載和滿載）下測試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表 1 待機(jī)功耗(輸出含有假負(fù)載 2KΩ)

表 2 輸出 100%負(fù)載下的輸入特性

表 3 效率測試（PCB END）

4.2 輸出特性：

4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率:

4.2.2 輸出恒流特性：

4.2.3 輸出電壓紋波：

注：紋波及噪音在 PCB 端測試，同時(shí) PCB 端并聯(lián) 0.1uF/50V 的瓷片電容和 10uF/50V 電解電容，帶寬限制為 20MHz。

R&N @ AC90V/60Hz，NO LOAD

R&N @ AC90V/60Hz，100% LOAD

R&N @ AC264V/50Hz，NO LOAD?

R&N @ AC264V/50Hz，100% LOAD

4.3 保護(hù)功能：

注：以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測試。

4.3.1 過流保護(hù)：

4.3.2 短路保護(hù)：

4.4 系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測試：

注：AC 端（綠色）、VO輸出端（藍(lán)色）波形圖。

TON_DELAY?@ AC90V，100% Load?

TON_DELAY?@ AC264V，100% Load?

THOLD_UP?@ AC90V，100% Load?

THOLD_UP?@ AC264V，100% Load

VOVER_SHORT?@ AC90V，No Load?

VOVER_SHORT?@ AC264V，No Load

4.5 其它重要波形測試：

注：DRAIN（綠色）端、CS（藍(lán)色）端波形圖：

AC90/60Hz，100% Load?

AC115/60Hz，100% load?

AC230/50Hz，100% Load?

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，Output Short

05、EMI 評估測試

測試條件：

輸入：AC230V/50Hz；

輸出負(fù)載：5.0Ω/50W；

限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、 EN55022B。

AC230V/50Hz 傳導(dǎo) L 相?

AC230V/50Hz 傳導(dǎo) N 相

AC230V/50Hz 輻射測試

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