作者：屈工有話說(shuō)

隨著電子系統(tǒng)變得越來(lái)越密集和相互連接程度越來(lái)越高，工程師不斷面臨著提高效率，同時(shí)降低成本、減小尺寸和電磁干擾 (EMI) 的壓力。因此，有必要采用既滿足客戶需求、同時(shí)具有高效率，低成本且易于集成的EMI整改技術(shù)。本文我們將通過(guò)案例分析來(lái)分享整改的解決思路。

以下圖片為測(cè)試樣機(jī)圖片：

CR52168SG樣機(jī)圖片

【應(yīng)用】替代線性調(diào)整器和RCC/圣誕燈、LED驅(qū)動(dòng)器/小功率電源適配器/蜂窩電話充電器

【規(guī)格】5V1.5A

【控制IC】CR52168SG

關(guān)于CR52168SG

產(chǎn)品概述

CR52168SG一款應(yīng)用于小功率AC/DC充電器和電源適配器的高性能離線式脈寬調(diào)制控制器。該芯片采用原邊檢測(cè)和調(diào)整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此在應(yīng)用時(shí)無(wú)需TL431和光耦。芯片內(nèi)置恒流/恒壓兩種控制方式。

在恒流控制時(shí)，最大輸出電流和輸出功率可以通過(guò)CS引腳的限流電阻RCS設(shè)定。在恒壓控制時(shí)，內(nèi)置恒壓采樣電路以及高精度的誤差比較器基準(zhǔn)電壓保證了芯片的高性能和高精度。此外，內(nèi)置線損補(bǔ)償電路保證了從空載到滿載條件下輸出電壓精度。芯片還具有極低的靜態(tài)工作電流，芯片待機(jī)功耗低于75mW。

CR52168SG針對(duì)各種情況設(shè)計(jì)了一系列完善的保護(hù)措施，包括逐周期峰值電流限制、VDD過(guò)壓保護(hù)、FB開(kāi)路保護(hù)、輸出短路保護(hù)、前沿消隱、過(guò)溫保護(hù)、電源鉗位和欠壓鎖定功能。在FB上拉電阻開(kāi)路，F(xiàn)B下拉電阻短路，輸出二極管開(kāi)路或者短路，變壓器繞組短路，CS引腳電阻開(kāi)路等故障條件下都能有效保護(hù)，使得芯片具有 更高的可靠性。

主要特點(diǎn)

●低啟動(dòng)電流

●恒壓精度可達(dá)±5%、恒流精度可達(dá)±5%

●全電壓范圍內(nèi)高精度恒壓和恒流輸出

●動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)功能

●可編程CC/CV模式控制

●高能效QR控制模式

●內(nèi)置初級(jí)電感量偏差補(bǔ)償功能

●內(nèi)置輸出線電壓補(bǔ)償功功能

●內(nèi)置全電壓功率自適應(yīng)補(bǔ)償功能

●無(wú)音頻噪音控制技術(shù)

●VDD端過(guò)壓、欠壓保護(hù)功能

●VDD端鉗位電路

●內(nèi)置輸出過(guò)壓保護(hù)功能

●內(nèi)置FB開(kāi)路、短路保護(hù)功能

●內(nèi)置輸出二極管開(kāi)路、短路保護(hù)功能

●內(nèi)置前沿消隱電路

●逐周期電流限制

●過(guò)載保護(hù)功能

●過(guò)溫保護(hù)功能

●SOP-8L綠色封裝

基本應(yīng)用

●小功率電源適配器

●蜂窩電話充電器

●圣誕燈、LED驅(qū)動(dòng)器

●替代線性調(diào)整器和RCC

典型應(yīng)用

管腳排列

管腳描述

【問(wèn)題描述】

由于客戶要使用3米長(zhǎng)的粗線導(dǎo)致效率遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)，增大效率后EMI又未能達(dá)到要求。

由圖可見(jiàn)，雖然EMI傳導(dǎo)通過(guò)，但帶線測(cè)試后的AC115V平均效率為75.93%，而客戶要求需要滿足六級(jí)能效76.65%。

【解決思路】

01、選擇高效的元件：確保所選的電源元件（如開(kāi)關(guān)管、二極管、電感器和電容器）具有較低的損耗和較高的效率?？梢酝ㄟ^(guò)查閱廠商的參數(shù)手冊(cè)或咨詢專業(yè)人士來(lái)選擇最合適的元件。

02、優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：選擇適當(dāng)?shù)?a target="_blank">開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如Boost、Buck、Flyback等，以滿足設(shè)計(jì)需求，并具有較高的效率。不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在不同的負(fù)載條件下有不同的效率表現(xiàn)。

03、降低開(kāi)關(guān)損耗：通過(guò)減小開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷損耗來(lái)提高效率?？梢圆捎煤线m的開(kāi)關(guān)頻率和調(diào)整元件的驅(qū)動(dòng)電壓和電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。

04、優(yōu)化變壓器：通過(guò)更改變壓器的匝比或圈數(shù)可以用來(lái)更改效率、傳導(dǎo)、輻射、開(kāi)關(guān)頻率、等方面。

05、減少盡頭損耗：在電源布局中，要設(shè)計(jì)合理的PCB布線方式，以降低線路電阻和電感，減少盡頭損耗。

06、優(yōu)化PCB布局：通過(guò)優(yōu)化PCB布局可以減少元器件的相互干擾或地線的干擾來(lái)達(dá)到降低EMI的效果，并通過(guò)配合更改變壓器來(lái)達(dá)到需求。

【調(diào)通要點(diǎn)】

由于客戶要求低成本，并且已經(jīng)確定了使用反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)做，為了低成本考慮，所以我們的第一選擇是優(yōu)化變壓器。由于效率差了需求將近一個(gè)點(diǎn)，因此我們初步使用三明治繞法來(lái)提高效率，以下是更改三明治繞法后的效率及EMI。

可以看到，雖然效率提上來(lái)了能滿足需求，但三明治繞法的缺陷也一覽無(wú)余，EMI十分超標(biāo)。由于EMI超標(biāo)太多，通過(guò)改善外圍電路的方法已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，大概率無(wú)法對(duì)EMI有很大的影響，于是要對(duì)板子重新layout，通過(guò)改變電源布局以及配合三明治變壓器來(lái)解決。

此圖為重新layout的圖片，因?yàn)榭蛻粽麢C(jī)空間太小，導(dǎo)致芯片和變壓器太靠近AC端，交流干擾嚴(yán)重影響到了EMI效果，現(xiàn)重新layout調(diào)整芯片位置。因?yàn)榘遄涌臻g非常有限，變壓器只是微動(dòng)了下，layout后可能仍然存在很大的干擾，因此還要重新尋找合適的變壓器結(jié)構(gòu)。

【最終結(jié)果】

該圖為整改后的EMI以及效率圖片，舍棄一些EMI來(lái)提高效率，通過(guò)對(duì)板子重新layout以及整改變壓器，效率及EMI都能達(dá)到需求。

關(guān)于思睿達(dá)微電子

思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC/DC芯片級(jí)解決方案的高科技企業(yè)，目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品，希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀，這份堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時(shí)也可以提供芯片級(jí)定制服務(wù)。

審核編輯 黃宇