随着移动设备的普及和多样化,消费者对充电需求不断增加。为了满足用户对充电效率和成本的需求,我们将介绍一份基于思睿达主推的CR52178SF_5V2A充电器解决方案,该方案AC264V输入待机功耗<75mW,平均效率>73.7%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准,以下是方案的具体内容。
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10W,恒压输出的工程样机,控制 IC 采用了思睿达主推的CR52178SF。
CR52178SF_5V2A 工程样机示意图
CR52178SF 芯片
CR52178SF是一款外围应用电路极度简化的高性能原边检测控制的PWM开关,具有快速启动功能,启动时间更短。CR52178SF内部采用了多模式控制的效率均衡技术,用于减少芯片系统待机功耗和提升效率,同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术,保证了芯片在批量生产过程中CC/CV输出精度,内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围(90V~264V)内输出恒定的功率。可以工作在双绕组和三绕组应用系统下,自供电功能保证芯片能够在任何条件下正常工作,极简的外围应用仍然能够保证电源系统的稳定可靠工作。
CR52178SF集成了多种功能和保护特性,包括欠压锁定(UVLO),软启,过温保护(OTP),逐周期电流限制(OCP),FB引脚开路和悬空保护,输出短路保护,前沿消隐等,使得芯片具有更高的可靠性。
主要特点
● 内置快速启动省启动电阻,省 FB 下偏电阻,自供电省供电二极管
● 内置峰值电流检测,省电流采样电阻
● 原边检测拓扑结构,无需光耦和 TL431
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出,可编程 CC/CV 模式控制
● 内置输出线电压补偿功能
● 内置初级电感量偏差补偿功能
● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 内置过温度保护功能
● 内置 FB 开路和短路保护功能
● 内置前沿消隐,逐周期过流保护
● 高功率密度封装,四引脚散热
基本应用
● 电源适配器
● 蜂窝电话充电器
● LED驱动器
● 替代线性调整器和RCC
典型应用
双绕组应用电路
三绕组应用电路
管脚排列
SOP-8L
管脚描述
该样机大小41.4mm×31.9mm,AC264V输入待机功耗<75mW,平均效率>73.7%,能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准;具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能;由振荡电路产生的频率抖动,可以改善EMI特性。
样机的变压器,采用了EE1510磁芯(PC40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:
2.2 输出特性:
2.3 整机参数:
2.4 保护功能测试:
2.5 工作环境:
2.6 测试仪器
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:
(2) PCB 布局图:
3.2 变压器绕制工艺:
(1)变压器电性及结构示意图:
(2)规格参数:
1)骨架:EF1510 卧式(7PIN),Ae=38mm²;
2)材质:TDK PC40 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:3M 1298 或同等材质
6)初级绕组感量Lp:1.4mH±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= 3785V 5mA 3Min
9)成品要求:浸凡立水抽真空
(3)、变压器参数:
3.3 元器件清单:
04、性能测评
本小节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:
本模板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:
表2、 输出端测试100%载下的输入特性
表3、输出端测试的效率特性:
4.2 输出特性:
注:以下数据均为板端测试;
4.1.2 线性调整率和负载调整率:
表4 线性调整率和负载调整率:
4.2.2 输出电压纹波:
注:纹波及噪音在板端测得,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
纹波噪声波形图:
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 保护功能:
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4.3.1 过流保护:
4.3.2 短路保护:功率计限流电流为2.5A
4.4 动态测试:
注:输出动态负载电流设置为1.8A持续5ms/10ms,然后为0.2A持续5ms/10ms并持续循环,上升/下降设置为1A/uS。
AC90V @ 5ms
AC90V @ 10ms
AC264V @ 5ms
AC264V @ 10ms
4.5 系统延时时间测试:
注:AC 端(绿色)、VO输出端(蓝色)波形图。
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、其它重要波形测试
DRAIN(绿)端、CS(蓝色)端波形图:
AC90/60Hz,100% Load
AC115/60Hz,100% load
AC230/50Hz,100% load
AC264/50Hz,100% load
AC264/50Hz,100%load 输出二极管 Vds
06、温度测试
测试条件:40℃环境下满载测试。
07、EMI评估测试
测试条件: 输入:230VAC50Hz 输出电流:2A 负载类型:电阻
限值标准参考:EN55013、EN55022B
传导 L 线测试 PK+AV
传导 N 线测试 PK+AV
辐射测试 PK+AV
输入:115VAC50Hz 输出电流:2A 负载类型:电阻
限值标准参考:EN55013、EN55022B
传导 L 线测试 PK+AV
传导 N 线测试 PK+AV
辐射测试 PK+AV