本文是基于思睿达主推cr5168sk+cr3016的20w智能快速充电器方案,它具有低待机、高效率、多电压输出、智能匹配移动设备、实现快速充电等特性。让我们一起看看这个方案还有什么过人之处吧!
01
样机介绍 该测试报告是基于一个20w智能快速充电器,兼容高通quick charge3.0技术,并向下兼容5v快速充电器标准。可根据被充电设备usb信号调节5v/9v/12v输出电压。pwm功率开关采用了思睿达主推的cr5168sk,同步整流芯片为思睿达主推的cr3016,协议芯片为其他家协议芯片。 样机特性
● 多电压输出,智能匹配移动设备,实现快速充电;● 低待机,高效率。全模式(5v/9v/12v)满足快充能效标准;● 体积小(48mm*40mm*18mm),成本低;● 符合emi标准,en55022b&en55013;
ac230v输入待机功耗55mw,平均效率>87.35%,满足能效快充标准;全模式均满足相关emi测试规范。 cr5168sk+cr3016_5v3a/9v2.22a/12v1.67a 工程样机效率实测 该样机方案在同类产品中成本低廉,同时体积大小仅为48mm*40mm*18mm。
cr5168sk+cr3016_5v3a/9v2.22a/12v1.67a 工程样机示意图 关于cr5168sk
cr5168sk是一款采用内置高压功率mosfet,具有优化的图腾驱动电路以及电流模式pwm控制器,适用于待机功耗<75mw的小功率ac/dc电源适配器、充电器电源。cr5168sk采用pwm+pfm工作模式。在空载和轻载时,电路采用间歇模式,有效的降低了待机功耗。具有“软启动、ocp、scp、otp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。 主要特点 较低的启动电流 (大约3μa)
全电压范围待机低于75mw
满足六级能效标准
内置软启动减少mosfet应力
ccm+pfm控制模式
内建同步斜坡补偿,消除次谐波震荡
内建频率抖动功能,降低emi
内置65khz开关频率
轻载降低工作频率
vdd电压8.5v至36.5v,工作范围更宽
vdd过压保护功能
内置前沿消隐电路
内置过温保护
过载保护
sop-8l绿色封装
基本应用 ac/dc适配器
pd电源适配器
充电器
存储设备电源
典型应用 管脚排列 管脚描述
关于cr3016
cr3016是sop-8封装的一款结构简单同步整流开关,可工作于ccm,dcm 和qr 模式,最高工作频率可达200khz,针对5v 输出电源系统进行了专门的优化和设计,内置rds(on) 为10mω的n沟道mos,用来替换传统的整流二极管,能有效的提升整机的效率并减少热损耗,提高整机的稳定性和可靠性。 芯片特性: ● 可工作于ccm、dcm和qr模式,外围电路简单;● 最高工作频率可达200khz;● 内置rds(on) 为10mω60v的n沟道mos; 基本应用 ac/dc电源适配器
手机快充充电器
典型应用
引脚分布 引脚描述
02
样机特性 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)电源部分原理图 (2)pd 协议部分原理图 (3)电源部分pcb 版图 顶层丝印 顶层布线 底层丝印 底层布线 (4)pd 协议部分pcb 版图 顶层丝印 顶层布线 底层丝印 底层布线 (5)电源部分bom 表
(6)pd 协议部分bom 表 3.2、变压器绕制工艺 (1)电路示意图 (2)规格参数 1)骨架:ee19w(5+5pin),ae=46mm²;2)材质:tdk pc40 或同等材质;3)初级、反馈、屏蔽: 2uew 漆包线;次级: 三层绝缘线4)绝缘胶带:3m1298 或同等材质5)初级绕组感量lp:1.0mh±5%(测试条件:0.25v,1khz);6)漏感量llk:要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件:0.25v,10khz))7)耐压测试= 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,包绝缘胶带。 (3)变压器参数 (4)变压器结构图 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。通过在不同的输入电压(从ac90v 到ac264v),输出电压(5v/9v/12v))和不同负载条件下测试,得到待机功耗、效率及平均效率。 4.1、输入特性 表4.1:待机功耗 表4.2:100%负载下的输入特性 4.2、效率测试(pcb end) 表4.3:测试5v 输出的效率特性 表4.4:测试9v 输出的效率特性 表4.5:测试12v 输出的效率特性 4.3、输出特性 4.3.1、线性调整率和负载调整率 表4.6:5v 输出的线性调整率和负载调整率 表4.7:9v 输出的线性调整率和负载调整率 表4.8:12v 输出的线性调整率和负载调整率 4.3.2、输出电压纹波 注:纹波测试时探头上并联10uf/50v 电解电容和0.1uf/50v cbb 电容,示波器带宽限制为20mhz。 表4.9:电压纹波测试 fig4.1:5v 模式90vac 空载 fig4.2:5v 模式90vac 满载 fig4.3:5v 模式264vac 空载 fig4.4:5v 模式264vac 满载 fig4.5:9v 模式90vac 空载 fig4.6:9v 模式90vac 满载 fig4.7:9v 模式264vac 空载 fig4.8:9v 模式264vac 满载 fig4.9:12v 模式90vac 空载 fig4.10:12v 模式90vac 满载 fig4.11:12v 模式264vac 空载 fig4.12:12v 模式264vac 满载 4.4、保护功能 以下涉及过流保护、短路保护的测试。 5v 过流保护 9v 过流保护 12v 过流保护 短路保护 05
重要波形测试 5.1、mos-变压器应力:drain 端、cs 端波形图 绿色:drain 端;蓝色:cs 端fig5.1:5v 模式90vac 满载 fig5.2:5v 模式264vac 满载 fig5.3:9v 模式90vac 满载 fig5.4:9v 模式264vac 满载 fig5.5:12v 模式90vac 满载 fig5.6:12v 模式264vac 满载vdrain=580v 5.2、耐压测试 fig5.7 12v 模式264vac 满载 fig5.8 12v 模式264vac 满载 5.3、温升测试 本项测试评估成品样机(含配套塑料外壳)在35℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值。测试条件:输入电压为90v-264v。 5.4、启动时间 fig5.9:ac100/60hz,启动时间=2.48s fig5.10:ac240/50hz,启动时间=1.288s 06
emi 评估测试 6.1--- 5v 满载测试(5v/3a)fig6.1:5v 满载 115v 传导l 线 fig6.2:5v 满载 115v 传导n 线 fig6.3:5v 满载 115v 辐射 fig6.4:5v 满载 230v 辐射 fig6.5:5v 满载 230v 传导l 线 fig6.6:5v 满载 230v 传导n 线 6.2--- 9v 满载测试(9v/2.22a) fig6.7 9v 满载 115v 传导l 线 fig6.8 9v 满载 115v 传导n 线 fig6.9:9v 满载 115v 辐射测试 fig6.10:9v 满载 230v 辐射测试 fig6.11:9v 满载 230v 传导l 线 fig6.12:9v 满载 230v 传导n 线 6.3--- 12v 满载测试(12v/1.67a)fig6.13:12v 满载 115v 传导l 线 fig6.14:12v 满载 115v 传导n 线 fig6.15:12v 满载 115v 辐射测试 fig6.16:12v 满载 230v 辐射测试 fig6.17:12v 满载 230v 传导l 线 fig6.18:12v 满载 230v 传导n 线
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