六級能效新選擇！解鎖一份高效率低功耗的5V2A充電器方案~

隨著移動設(shè)備的普及和多樣化，消費(fèi)者對充電需求不斷增加。為了滿足用戶對充電效率和成本的需求，我們將介紹一份基于思睿達(dá)主推的CR52178SF_5V2A充電器解決方案，該方案AC264V輸入待機(jī)功耗<75mW，平均效率>73.7%，能夠滿足“能源之星V2.0 VI級能效”與歐洲COCT2標(biāo)準(zhǔn)，以下是方案的具體內(nèi)容。

01、樣機(jī)介紹

該測試報告是基于一個能適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率10W，恒壓輸出的工程樣機(jī)，控制 IC 采用了思睿達(dá)主推的CR52178SF。

CR52178SF_5V2A 工程樣機(jī)示意圖

CR52178SF 芯片

CR52178SF是一款外圍應(yīng)用電路極度簡化的高性能原邊檢測控制的PWM開關(guān)，具有快速啟動功能，啟動時間更短。CR52178SF內(nèi)部采用了多模式控制的效率均衡技術(shù)，用于減少芯片系統(tǒng)待機(jī)功耗和提升效率，同時采用了初級電感量補(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?？梢怨ぷ髟陔p繞組和三繞組應(yīng)用系統(tǒng)下，自供電功能保證芯片能夠在任何條件下正常工作，極簡的外圍應(yīng)用仍然能夠保證電源系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。

CR52178SF集成了多種功能和保護(hù)特性，包括欠壓鎖定（UVLO），軟啟，過溫保護(hù)（OTP），逐周期電流限制（OCP），F(xiàn)B引腳開路和懸空保護(hù)，輸出短路保護(hù)，前沿消隱等，使得芯片具有更高的可靠性。

主要特點

● 內(nèi)置快速啟動省啟動電阻，省 FB 下偏電阻，自供電省供電二極管

● 內(nèi)置峰值電流檢測，省電流采樣電阻

● 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

● 內(nèi)置輸出線電壓補(bǔ)償功能

● 內(nèi)置初級電感量偏差補(bǔ)償功能

● 內(nèi)置全電壓功率自適應(yīng)補(bǔ)償功能

● 內(nèi)置過溫度保護(hù)功能

● 內(nèi)置 FB 開路和短路保護(hù)功能

● 內(nèi)置前沿消隱,逐周期過流保護(hù)

● 高功率密度封裝，四引腳散熱

基本應(yīng)用

●電源適配器

●蜂窩電話充電器

●LED驅(qū)動器

●替代線性調(diào)整器和RCC

典型應(yīng)用

雙繞組應(yīng)用電路

三繞組應(yīng)用電路

管腳排列

SOP-8L

管腳描述

該樣機(jī)大小41.4mm×31.9mm，AC264V輸入待機(jī)功耗<75mW，平均效率>73.7%，能夠滿足“能源之星V2.0 VI級能效”與歐洲COCT2標(biāo)準(zhǔn)；具有“軟啟動、OCP、SCP、OTP、OVP自動恢復(fù)”等多種保護(hù)功能；由振蕩電路產(chǎn)生的頻率抖動，可以改善EMI特性。

樣機(jī)的變壓器，采用了EE1510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：

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PCB 版圖：

（1） 原理圖：

（2） PCB 布局圖：

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：EF1510 臥式（7PIN）,Ae＝38mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；

3）初級、反饋: 2UEW 漆包線

4）次級: 三層絕緣線

5）絕緣膠帶:3M 1298 或同等材質(zhì)

6）初級繞組感量Lp：1.4mH±5%（測試條件：0.25V，1kHz）；

7）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.25V，10kHz）)

8）耐壓測試= 3785V 5mA 3Min

9）成品要求:浸凡立水抽真空

(3)、變壓器參數(shù):

3.3 元器件清單：

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90VAC到264VAC)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 、無負(fù)載待機(jī)功耗:

表2、 輸出端測試100%載下的輸入特性

表3、輸出端測試的效率特性:

4.2 輸出特性：

注：以下數(shù)據(jù)均為板端測試；

4.1.2 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：

注：紋波及噪音在板端測得，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 電壓紋波測試

紋波噪聲波形圖：

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

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

Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

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

4.3 保護(hù)功能：

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)：功率計限流電流為2.5A

4.4 動態(tài)測試：

注：輸出動態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為1.8A持續(xù)5ms/10ms，然后為0.2A持續(xù)5ms/10ms并持續(xù)循環(huán)，上升/下降設(shè)置為1A/uS。

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5 系統(tǒng)延時時間測試：

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

05、其它重要波形測試

DRAIN（綠）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，100%load 輸出二極管 Vds

06、溫度測試

測試條件：40℃環(huán)境下滿載測試。

07、EMI評估測試

測試條件： 輸入：230VAC50Hz 輸出電流：2A 負(fù)載類型：電阻

限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B

傳導(dǎo) L 線測試 PK+AV

傳導(dǎo) N 線測試 PK+AV

輻射測試 PK+AV

輸入：115VAC50Hz 輸出電流：2A 負(fù)載類型：電阻限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B

傳導(dǎo) L 線測試 PK+AV

傳導(dǎo) N 線測試 PK+AV

輻射測試 PK+AV

審核編輯 黃宇