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高效實用的5W充電器方案揭秘,這顆國產芯片不容小覷

思睿達小妹妹 ? 來源:思睿達小妹妹 ? 作者:思睿達小妹妹 ? 2022-12-08 10:20 ? 次閱讀

文章概述

本文給大家安利一份思睿達的5W充電器方案,方案的樣機是一款基于CR6245設計的,全電壓實現5V2.4A輸出的充電器。典型輸入電壓時平均效率>74%;能夠滿足最嚴格的能效標準“COC_T2”;全電壓可實現±2%的CC/CV輸出精度。

01、樣機介紹

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5W,恒壓輸出的充電器樣機,控制IC采用了思睿達主推的CR6245。

poYBAGORSd2AYhVEAA6hPOICPKE427.png

CR6245_5V1.0A工程樣機示意圖

CR6245產品

CR6245 是一款高性能原邊檢測控制 的 PWM 開關,待機功耗小于 75mW。CR6245 內部采用了多模式控制的效率均衡技術,用于優化芯片系統待機功耗。QR 控制模式提升效率,同時采用了初級電感 量補償技術和內部集成的輸出線電壓補償 技術,保證了芯片在批量生產過程中 CC/CV 輸出精度,內置的全電壓功率自適 應補償技術保證了系統在全電壓范圍 (90V~264V)內輸出恒定的功率。

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

主要特點

●待機功耗低于75mW

●原邊檢測拓撲結構,無需光耦和TL431

●全電壓范圍內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

●高能效QR控制模式

●內置輸出線電壓補償功能

●內置初級電感量偏差補償功能

●內置全電壓功率自適應補償功能

●動態負載響應功能

●內置過溫度保護功能

●內置輸出短路保護功能

●內置前沿消隱

●啟動電流和工作電流低

●VDD端過壓保護和鉗位保護

●逐周期過流保護

●內置輸出整流二極管短路保護

●內置輸出過壓保護功能

●內置所有PIN腳懸空保護功能

●DIP-8L、SOP-7L綠色封裝

基本應用

●小功率電源適配器

●蜂窩電話充電器

數碼電源充電器

電腦和服務器輔助電源

●替代線性調整器和RCC

引腳分布

pYYBAGORSd6AVCtfAADW5UFFpzQ615.png

引腳描述

poYBAGORSd-AGnjcAAKbwzyx1tk635.png

典型應用

pYYBAGORSeCAKGbQAAGiMJLfDHc400.png

該樣機是一款基于CR6245設計的,全電壓實現5V2.4A輸出的充電器。AC90V滿足啟動時間的條件下,實現AC264V樣機待機功耗<75mW;典型輸入電壓時平均效率>74%;能夠滿足最嚴格的能效標準“COC_T2”;全電壓可實現±2%的CC/CV輸出精度。

樣機尺寸:33*28.5mm;樣機具有良好的動態負載能力,良好的恒流輸出效果;同時具有“軟啟動、OCP、SCP、OVP、FB開路保護、OTP自動恢復”等多種保護功能。

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

02、樣機特性

以下表格為工程樣機的主要特性,具體測試方法在第 4 章節中有詳細說明。

2.1 輸入特性:

poYBAGORSeCAMZSoAACy-m0Ltck114.png

2.2 輸出特性(PCB END):

pYYBAGORSeGAS4LvAADLEAFK-Zo385.png

2.3 整機參數:

poYBAGORSeKAB35DAAIzSOG5llY149.png

2.4 保護功能測試:

pYYBAGORSeKAHZ34AAGGHKg6sOo334.png

2.5 工作環境:

poYBAGORSeOAOZilAACDn7bcD1E195.png

2.6 測試儀器:

pYYBAGORSeOAKPIoAAFEecNIHCM989.png

03、樣機結構信息

本小節展示了工程樣機的電路、版圖結構,變壓器結構及工藝。

3.1 電路原理圖及 BOM:

3.1.1 原理圖:

pYYBAGORSfiAcFX6AADJkRWUHHU266.png

3.1.2、元器件清單:

poYBAGORSfmAKSbvAAG02YuEDlQ446.png

3.1.3 PCB 布線:

pYYBAGORSfqAHXxMAAFejMUVnz8140.png

poYBAGORSfuAVKp0AAD4dWwaKa4311.png

pYYBAGORSfuAJyY4AAEHkziPQ-o479.png

3.2 變壓器繞制工藝:

3.2.1 電路示意圖:

poYBAGORSfyAWxUlAABV7QI5gKY522.png

3.2.2 規格參數:

1)骨架:EE13 立式(5+5PIN),Ae=17.1mm2;

2)材質:TDK PC40 或同等材質;

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;

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

7)漏感量 LLK:要求控制在初級繞組的 5%以內(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:

poYBAGORSf2AD4hKAAEfJxhuAdQ625.png

3.2.4 變壓器結構圖:

pYYBAGORSf2AXjSuAAFmBsU2npU412.png

04、性能測評

本小節對工程樣機的輸入部分、輸出部分、各種保護以及一些時序進行了測 試,以下詳解了測試方法及結果。從測試結果來看,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:

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

表 1 待機功耗(輸出含有假負載 2KΩ)

poYBAGORShqAL-RCAABzPFo3fSw761.png

表 2 輸出 100%負載下的輸入特性

poYBAGORShuAPdFyAACcOiHr36I773.png

表 3 效率測試(PCB END)

pYYBAGORShuAeAZiAAC8VOXoq5Q820.png

4.2 輸出特性:

4.2.1 線性調整率和負載調整率:

poYBAGORSh2AUneuAAFJkc5hLME111.png

4.2.2 輸出恒流特性:

pYYBAGORSh6Ac4MoAACsbjRWmUA262.jpg

4.2.3 輸出電壓紋波:

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

pYYBAGORSh6AKy6UAACMXb_axS0816.png

poYBAGORSh6AZSvaAACYqDOe21U705.png

R&N @ AC90V/60Hz,NO LOAD

pYYBAGORSh-ADlGkAADOnjM8qlY969.png

R&N @ AC90V/60Hz,100% LOAD

poYBAGORSh-Ab27jAACbFVjCmS0743.pngR&N @ AC264V/50Hz,NO LOAD?

pYYBAGORSiCAeO_-AAC58V036oc541.pngR&N @ AC264V/50Hz,100% LOAD

4.3 保護功能:

注:以下涉及過流保護、短路保護的測試。

4.3.1 過流保護:

pYYBAGORSiuAaj47AABrPRbobYE168.png

4.3.2 短路保護:

poYBAGORSiyAe595AABQO2Bgchs390.png

4.4 系統延時時間測試:

注:AC 端(綠色)、VO輸出端(藍色)波形圖。

pYYBAGORSi2AIUxHAABd7eERHz0983.png

poYBAGORSi2ARt7QAADtRJHGFBA199.pngTON_DELAY?@ AC90V,100% Load?

pYYBAGORSi6AHhSgAACXAoKuiNI802.pngTON_DELAY?@ AC264V,100% Load?

poYBAGORSi6AFWR-AABfNuhdMVU722.pngTHOLD_UP?@ AC90V,100% Load?

poYBAGORSi-AbVQnAABWrKL97Nk984.pngTHOLD_UP?@ AC264V,100% Load

poYBAGORSi-AZee5AAA-28m-LS8585.pngVOVER_SHORT?@ AC90V,No Load?

pYYBAGORSjCAXzpDAABDMrFKvgU791.pngVOVER_SHORT?@ AC264V,No Load

4.5 其它重要波形測試:

注:DRAIN(綠色)端、CS(藍色)端波形圖:

pYYBAGORSjCAF6oPAABqGfArdTE223.pngAC90/60Hz,100% Load?

poYBAGORSjGAbgtVAABmoTua44A234.pngAC115/60Hz,100% load?

pYYBAGORSjGAQy0yAABnMhQDi1s344.pngAC230/50Hz,100% Load?

poYBAGORSjKAf5qrAABxwmI06CQ482.pngAC264/50Hz,100% load

pYYBAGORSjKACy5wAAA0gQsuVAE679.pngAC264/50Hz,Output Short

05、EMI 評估測試

測試條件:

輸入:AC230V/50Hz;

輸出負載:5.0Ω/50W;

限值標準參考:EN55013、 EN55022B。

pYYBAGORSj6AQHeMAAEpD7slT0M354.jpgAC230V/50Hz 傳導 L 相?

poYBAGORSj6AVR2ZAAEuKP3uZ4M116.jpgAC230V/50Hz 傳導 N 相

pYYBAGORSj-AJeZTAAEHyhZa1AA492.jpgAC230V/50Hz 輻射測試

關于思睿達微電子

思睿達是專注于ADCDACPoEDC / DC 芯片級解決方案的高科技企業,目前同步推廣啟臣微全系列產品,希望將啟臣15年在電源行業這份積淀,這份堅持發揚光大。思睿達同時也可以提供芯片級定制服務。

審核編輯黃昊宇

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