本文是基于思睿達主推CR5168SK+CR3016的20W智能快速充電器方案,它具有低待機、高效率、多電壓輸出、智能匹配移動設(shè)備、實現(xiàn)快速充電等特性。讓我們一起看看這個方案還有什么過人之處吧!
01
樣機介紹該測試報告是基于一個20W智能快速充電器,兼容高通Quick Charge3.0技術(shù),并向下兼容5V快速充電器標準。可根據(jù)被充電設(shè)備USB信號調(diào)節(jié)5V/9V/12V輸出電壓。PWM功率開關(guān)采用了思睿達主推的CR5168SK,同步整流芯片為思睿達主推的CR3016,協(xié)議芯片為其他家協(xié)議芯片。樣機特性
● 多電壓輸出,智能匹配移動設(shè)備,實現(xiàn)快速充電;● 低待機,高效率。全模式(5V/9V/12V)滿足快充能效標準;● 體積小(48mm*40mm*18mm),成本低;● 符合EMI標準,EN55022B&EN55013; AC230V輸入待機功耗55mW,平均效率>87.35%,滿足能效快充標準;全模式均滿足相關(guān)EMI測試規(guī)范。
CR5168SK+CR3016_5V3A/9V2.22A/12V1.67A 工程樣機效率實測該樣機方案在同類產(chǎn)品中成本低廉,同時體積大小僅為48mm*40mm*18mm。

CR5168SK+CR3016_5V3A/9V2.22A/12V1.67A 工程樣機示意圖
關(guān)于CR5168SK
CR5168SK是一款采用內(nèi)置高壓功率MOSFET,具有優(yōu)化的圖騰驅(qū)動電路以及電流模式PWM控制器,適用于待機功耗<75mW的小功率AC/DC電源適配器、充電器電源。CR5168SK采用PWM+PFM工作模式。在空載和輕載時,電路采用間歇模式,有效的降低了待機功耗。具有“軟啟動、OCP、SCP、OTP自動恢復(fù)”等多種保護功能;由振蕩電路產(chǎn)生的頻率抖動,可以改善EMI特性。主要特點-
較低的啟動電流 (大約3μA)
-
全電壓范圍待機低于75mW
-
滿足六級能效標準
-
內(nèi)置軟啟動減少MOSFET應(yīng)力
-
CCM+PFM控制模式
-
內(nèi)建同步斜坡補償,消除次諧波震蕩
-
內(nèi)建頻率抖動功能,降低EMI
-
內(nèi)置65kHz開關(guān)頻率
-
輕載降低工作頻率
-
VDD電壓8.5V至36.5V,工作范圍更寬
-
VDD過壓保護功能
-
內(nèi)置前沿消隱電路
-
內(nèi)置過溫保護
-
過載保護
-
SOP-8L綠色封裝
?管腳排列
?管腳描述
關(guān)于CR3016
CR3016是SOP-8封裝的一款結(jié)構(gòu)簡單同步整流開關(guān),可工作于CCM,DCM 和QR 模式,最高工作頻率可達200KHZ,針對5V 輸出電源系統(tǒng)進行了專門的優(yōu)化和設(shè)計,內(nèi)置RDS(ON) 為10mΩ的N溝道MOS,用來替換傳統(tǒng)的整流二極管,能有效的提升整機的效率并減少熱損耗,提高整機的穩(wěn)定性和可靠性。芯片特性:● 可工作于CCM、DCM和QR模式,外圍電路簡單;● 最高工作頻率可達200KHZ;● 內(nèi)置RDS(ON) 為10mΩ60V的N溝道MOS;基本應(yīng)用-
AC/DC電源適配器
-
手機快充充電器
典型應(yīng)用
引腳分布
?引腳描述
02
樣機特性2.1:輸入特性
2.2:輸出特性
2.3:整機參數(shù)
2.4 保護功能測試
2.5:工作環(huán)境
2.6:測試儀器
?03
樣機結(jié)構(gòu)信息本小節(jié)展示了工程樣機的電路、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)電源部分原理圖
?(2)PD 協(xié)議部分原理圖
?(3)電源部分PCB 版圖
頂層絲印
頂層布線
底層絲印
底層布線(4)PD 協(xié)議部分PCB 版圖
頂層絲印
頂層布線
底層絲印
底層布線(5)電源部分BOM 表
(6)PD 協(xié)議部分BOM 表
?3.2、變壓器繞制工藝(1)電路示意圖
?(2)規(guī)格參數(shù)1)骨架:EE19W(5+5PIN),Ae=46mm2;2)材質(zhì):TDK PC40 或同等材質(zhì);3)初級、反饋、屏蔽: 2UEW 漆包線;次級: 三層絕緣線4)絕緣膠帶:3M1298 或同等材質(zhì)5)初級繞組感量Lp:1.0mH±5%(測試條件:0.25V,1kHz);6)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))7)耐壓測試= 3KV 5mA 1Min8)成品要求:浸凡立9)PIN6、PIN7、PIN9、PIN10 拔除,PIN2 焊接后剪短。10)磁芯接地,包絕緣膠帶。(3)變壓器參數(shù)
?(4)變壓器結(jié)構(gòu)圖
?04
性能測評本小節(jié)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。通過在不同的輸入電壓(從AC90V 到AC264V),輸出電壓(5V/9V/12V))和不同負載條件下測試,得到待機功耗、效率及平均效率。4.1、輸入特性
表4.1:待機功耗
表4.2:100%負載下的輸入特性4.2、效率測試(PCB END)
表4.3:測試5V 輸出的效率特性
表4.4:測試9V 輸出的效率特性
表4.5:測試12V 輸出的效率特性4.3、輸出特性4.3.1、線性調(diào)整率和負載調(diào)整率
表4.6:5V 輸出的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率
表4.7:9V 輸出的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率
表4.8:12V 輸出的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率4.3.2、輸出電壓紋波注:紋波測試時探頭上并聯(lián)10uF/50V 電解電容和0.1uF/50V CBB 電容,示波器帶寬限制為20MHz。
表4.9:電壓紋波測試
Fig4.1:5V 模式90VAC 空載
Fig4.2:5V 模式90VAC 滿載
Fig4.3:5V 模式264VAC 空載
Fig4.4:5V 模式264VAC 滿載
Fig4.5:9V 模式90VAC 空載
Fig4.6:9V 模式90VAC 滿載
Fig4.7:9V 模式264VAC 空載
Fig4.8:9V 模式264VAC 滿載
Fig4.9:12V 模式90VAC 空載
Fig4.10:12V 模式90VAC 滿載
Fig4.11:12V 模式264VAC 空載
Fig4.12:12V 模式264VAC 滿載4.4、保護功能以下涉及過流保護、短路保護的測試。5V 過流保護
?9V 過流保護
?12V 過流保護
?短路保護
?05
重要波形測試5.1、MOS-變壓器應(yīng)力:DRAIN 端、CS 端波形圖綠色:DRAIN 端;藍色:CS 端
Fig5.1:5V 模式90VAC 滿載
Fig5.2:5V 模式264VAC 滿載
Fig5.3:9V 模式90VAC 滿載
Fig5.4:9V 模式264VAC 滿載
Fig5.5:12V 模式90VAC 滿載
Fig5.6:12V 模式264VAC 滿載VDRAIN=580V5.2、耐壓測試
Fig5.7 12V 模式264VAC 滿載
Fig5.8 12V 模式264VAC 滿載5.3、溫升測試本項測試評估成品樣機(含配套塑料外殼)在35℃環(huán)境溫度下長時間工作時關(guān)鍵器件的穩(wěn)態(tài)溫度值。測試條件:輸入電壓為90V-264V。
?5.4、啟動時間
Fig5.9:AC100/60Hz,啟動時間=2.48S
Fig5.10:AC240/50Hz,啟動時間=1.288S06
EMI 評估測試?6.1--- 5V 滿載測試(5V/3A)
Fig6.1:5V 滿載 115V 傳導(dǎo)L 線
Fig6.2:5V 滿載 115V 傳導(dǎo)N 線
Fig6.3:5V 滿載 115V 輻射
Fig6.4:5V 滿載 230V 輻射
Fig6.5:5V 滿載 230V 傳導(dǎo)L 線
Fig6.6:5V 滿載 230V 傳導(dǎo)N 線6.2--- 9V 滿載測試(9V/2.22A)
Fig6.7 9V 滿載 115V 傳導(dǎo)L 線
Fig6.8 9V 滿載 115V 傳導(dǎo)N 線
Fig6.9:9V 滿載 115V 輻射測試
Fig6.10:9V 滿載 230V 輻射測試
Fig6.11:9V 滿載 230V 傳導(dǎo)L 線
Fig6.12:9V 滿載 230V 傳導(dǎo)N 線6.3--- 12V 滿載測試(12V/1.67A)
Fig6.13:12V 滿載 115V 傳導(dǎo)L 線
Fig6.14:12V 滿載 115V 傳導(dǎo)N 線
Fig6.15:12V 滿載 115V 輻射測試
Fig6.16:12V 滿載 230V 輻射測試
Fig6.17:12V 滿載 230V 傳導(dǎo)L 線
Fig6.18:12V 滿載 230V 傳導(dǎo)N 線
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發(fā)表于 06-04 17:05
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