Microsoft Word - DER P021_Ver1.1_基于PN8370的充电器应用方案

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湾霍
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1 标题基于 PN8370 的 5V2A 电源应用方案规格应用范围文件编号输入电压 :90~265Vac 输出功率 :10W 输出特性 :5.0V/2.0A 充电器适配器内置电源编写时间编写部门版本号 V1.1 应用二部特性概述 : 双面板设计, 单面元器件, 面积 :31.4mm*38.0mm; 输入电压 :90~265Vac; 输出功率 :10W(Typical); 待机功耗 :<50mW 拥有可输出短路保护, 输出过流保护,VDD 过压保护,FB 分压电阻开路短路保护, 以及电流侦测电阻 Rcs 短路和过温保护 ; 平均效率 : 78.70%; 内容目录 1. 电源介绍电源规格明细电源原理图电路描述元件清单变压器规格输入输出特性和工作波形 EMC 测试附录页码 : 1 / 21

2. 电源规格明细项目描述标号 Min Typ Max Unit 备注输入 Vin 90 230 265 V 输出 Vo 5.

2 1. 电源介绍该报告提供了一种基于 PN8370 设计输出 5.0V/2.0A 的开关电源该报告包含了原理图电源输入输出规格 BOM 表变压器参数安规和 EMI 测试数据等资料以下为该电源的实物图片 : 2. 电源规格明细项目描述标号 Min Typ Max Unit 备注输入 Vin V 输出 Vo 5.0 V Io 2.0 A 输出功率 Pout 10 W 待机功耗 Pin 50 mw Io=0A 平均效率 η % 满足六级能效要求工作环境 Tamb 外部环境页码 : 2 / 21

3 3. 电源原理图 4. 电路描述该电路图中 R5 R6 R7 为反馈分压电阻 ; D1 R2 R3 C1 组成 RCD 箝位电路, 用于吸收功率 Mos( 集成于 PN8370 内部 ) 漏源端尖锋电压, 可以视情况予以减轻 PN8370 内置高压启动功能, 可以在 200mS 以内完全启动 ; PN8370 本体温度太高时, 其内置的 OTP 保护功能会及时动作, 关闭 IC, 以保护整个系统, 温度下降之后在自动重启 ; 电路具有输出短路保护, 输出过流保护, 开环保护, VDD 过压保护等功能, 以提高整个系统的可靠性 ; 当连接到反馈脚 FB 的分压电阻开路或短路时, 系统都会进入保护状态 ; 当 CS 脚短路 ( 或 Rcs 短路 ) 时系统会发生保护并进入 Latch 状态, 以确保系统不会被损坏 ; CE1 L1 CE2 组成 π 性滤波, 以改善 EMI 性能 ; 页码 : 3 / 21

4 5. 元件清单序号元件标号元件名称元件型号封装尺寸数量备注 1 BD1 整流桥 LB10S SMD SOPA C1 陶瓷电容 400V/1.0nF SMD C2 N.A. SMD C3 50V/10.0uF SMD C4 50V/1.0nF SMD CY1 Y 安规电容 400V/470pF DIP 脚距 10.0mm 1 7 EC1 电解电容 400V/10uF Φ 8* EC2 400V/10uF Φ 8* EC3 6.3V/680uF Φ 6.3*9 1 固态电容 Low ESR 10 EC4 6.3V/680uF Φ 6.3*9 1 固态电容 Low ESR 11 D1 二极管 A7 SMD SOD-123FL 1 12 D4 F1M SMD SOD-123FL 1 13 D3 15A/50V SMD TO L1 电感 1.0mH DIP 6*8 工字电感 1 15 L2 3.3uH SMD F1 保险丝 T2.0A/250V DIP 脚距 15.0mm 1 17 R1 电阻 5.1KΩ SMD R2 150Ω SMD R3 240KΩ SMD R4 10Ω SMD R5 33KΩ SMD % 22 R6 6.2KΩ SMD % 23 R7 100KΩ SMD % 24 R8 2.2Ω SMD % 25 R9 2.2Ω SMD % 26 R10 39Ω SMD R11 4.7KΩ SMD T1 变压器 EE13 加厚立式 U1 IC PN8370 SMD SOP-7 1 页码 : 4 / 21

5 6. 变压器规格 6.1 电路图 6.2 剖面图页码 : 5 / 21

6 6.3 绕线结构 Winding No. 组别 Margin Tape 挡墙 Pin 脚位 Wire&Wire Copper 线径 & 股数 Turns 圈数 Tape Layer 胶带层数 Tube 套管 Winding Tape 绕线方式 N1 N.A. 8~10 2UEW0.2* Add 密绕 N2 N.A. 1~ 2UEW0.2* Add 密绕 N3 N.A. A~B TEX-E0.45*2 5 2 Add 密绕 N4 N.A. 4~1 2UEW0.2* Add 密绕备注 : 1) 剪掉 :Pin2,3,5,6,7,9; 2) 初级绕组进出线不能交叉 ; 3) 调整电感量时, 一定要磨磁芯中柱, 不能垫气隙 ; 4) 次级飞线须加铁佛龙套管 ; 飞线 A 套白色铁氟龙套管, 从 6,7 脚方向出线, 留 32mm; 飞线 B 套黑色铁氟龙套管, 从 9,10 脚方向出线, 留 25mm; 5) 变压器磁芯通过 Φ0.2 的漆包线连接到 Pin1, 然后在外包胶带固定磁芯 ; 6) 含浸 ; 7) 采用 TDK PC40 或相当材质的磁芯 ; 6.4 电气特性 Test Item 测试项目 Primary Inductance 电感 (uh) Leakage Inductance 漏感 (uh) HI-POT Test 耐压测试 Test Location 测试位置 Test Condition 测试条件 Test Spec. 测试规格 8~10 10KHz,1V 2.0mH 8~10 10KHz,1V 次级全部短路 <100uH PRI~CORE AC/1.5KV,1min <3mA PRI~SEC AC/3.75KV,1min <3mA SEC~CORE AC/3.75KV,1min <3mA 页码 : 6 / 21

7 7. 电源输入输出特性和工作波形测试条件 :Vin=90~265Vac; 测试结果 : 输出线端平均效率大于 78.70%( 六级能效 ); 备注 :a 热机半小时后测试 ; b 由于系统板 PSR, 故变压器的耦合或漏感差异太大, 会对输出略有影响 ; c 由于系统为 PSR, 由于肖特基发热后正向压降降低, 故热机后会有 Vo 略微上升的现象 ; 测试结果如下 : Vin 85V/63Hz 115V/60Hz 230V/50Hz 265V/47Hz Load PCB 板端 Vo(V) Pin(W) Po(W) η No_load m 1/10 Load % 1/4 Load % 2/4 Load % 3/4 Load % 4/4 Load % ηavg 80.80% No_load m 1/10 Load % 1/4 Load % 2/4 Load % 3/4 Load % 4/4 Load % ηavg 81.93% No_load m 1/10 Load % 1/4 Load % 2/4 Load % 3/4 Load % 4/4 Load % ηavg 82.04% No_load m 1/10 Load % 1/4 Load % 2/4 Load % 3/4 Load % 4/4 Load % ηavg 81.54% 页码 : 7 / 21

8 7.1 效率测试条件 :Vin=90~265Vac; 测试结果 : 输出 PCB 板端平均效率大于六级能效要求的 78.70%,10% 负载远效率大于 68.7%; Vin 10%load 25%load 50%load 75%load 100%load ηavg 90V/63Hz 79.18% 81.16% 80.93% 80.88% 80.21% 80.80% 115V/60Hz 79.04% 81.88% 81.92% 81.92% 81.98% 81.93% 230V/50Hz 78.15% 80.96% 82.16% 82.63% 82.43% 82.04% 265V/47Hz 77.29% 79.82% 81.77% 82.37% 82.21% 81.54% ηavg 83.00% 79.00% 75.00% 71.00% 67.00% Vin VS ηavg 90V/63Hz 115V/60Hz 230V/50Hz 265V/47Hz Vin(ac) 7.2 输出开路待机输入功耗测试条件 :Vin=90~265Vac; 测试结果 : 待机功耗小于 50mW; Vin 90V/63Hz 115V/60Hz 230V/50Hz 265V/47Hz 空载待机功耗 26.2mW 26.1mW 26.6mW 32.2mW PN8370 PCB 板端平均效率 PN8370 PCB 板端满载效率六级能效平均效率要求 PN8370 板端 1/10 载效率 COC V5 对 10% 负载能效要求 Vin VS 输出空载待机功耗输出空载待机功耗 (mw) 40.0mW 30.0mW 20.0mW 10.0mW 0.0mW 90V/63Hz 115V/60Hz 230V/50Hz 265V/47Hz Vin(Vac) 空载待机功耗页码 : 8 / 21

9 7.3 输出端路时输入功耗测试条件 :Vin=90~265Vac; 测试结果 : 待机功耗小于 1.0W; Vin 90V/63Hz 115V/60Hz 230V/50Hz 265V/47Hz 7.4 输出线端电压调整率输出短路功耗 88mW 90mW 100.mW 150.0mW 测试条件 :Vin=90~265Vac; 测试结果 : 线性调整率小于 ±1%; 负载调整率小于 ±5%; 测试结果如下 : 输出线端为以线损模拟算出 (1.5M 20AGW 损耗约 0.104mΩ) PCB 板端测试数据 Vin 空载 1/10 载 1/4 载 2/4 载 3/4 载 4/4 载负载调整率 90V/63Hz 5.095V 4.926V 4.986V 5.064V 5.184V 5.146V ±2.55% 115V/60Hz 5.098V 5.007V 5.015V 5.080V 5.178V 5.190V ±1.78% 230V/50Hz 5.064V 5.023V 4.997V 5.078V 5.182V 5.180V ±1.82% 265V/47Hz 5.053V 5.031V 4.945V 5.065V 5.182V 5.180V ±2.33% 线性调整率 ±0.45% ±1.04% ±0.69% ±0.16% ±0.06% ±0.43% 模拟 1.5m 20AWG 输出线端测试数据 Vin 空载 1/10 载 1/4 载 2/4 载 3/4 载 4/4 载负载调整率 90V/63Hz 5.095V 4.905V 4.934V 4.960V 5.028V 4.938V ±1.91% 115V/60Hz 5.098V 4.987V 4.963V 4.976V 5.022V 4.982V ±1.35% 230V/50Hz 5.064V 5.003V 4.945V 4.974V 5.026V 4.972V ±1.19% 265V/47Hz 5.053V 5.010V 4.893V 4.961V 5.026V 4.972V ±1.59% 线性调整率 ±0.45% ±1.04% ±0.69% ±0.16% ±0.06% ±0.43% 页码 : 9 / 21

7.5 开机延迟时间, 关机保持时间和 Vds&Vr, 开机交流浪涌电流, 输出过冲以及输出上升时间测试条件 :Vin=90~265Vac; 测试结果 :

68V 测试结果如下 : Vin 开机延迟时间关机保持时间开机过冲开机欠冲 Vo 上升时间 Vo 下降时间 90V/63Hz 70.0 ms 4.

99 ms 230V/50Hz 63.6 ms 76.5 ms 2.7% 1.9% 6.33 ms 13.58 ms 265V/47Hz 62.

8% Vin=265Vac 开机延迟时间 62.2mS, 过冲 2.7% CH1( 黄色 ):Vo Vin=115Vac 关机保持时间 13.

10 7.5 开机延迟时间, 关机保持时间和 Vds&Vr, 开机交流浪涌电流, 输出过冲以及输出上升时间测试条件 :Vin=90~265Vac; 测试结果 : 全电压下开机延迟时间小于 0.2S; 230Vac 时关机保持时间大于 10mS; Vds 最大 591.8V,Vr 最大 26.68V 测试结果如下 : Vin 开机延迟时间关机保持时间开机过冲开机欠冲 Vo 上升时间 Vo 下降时间 90V/63Hz 70.0 ms 4.3 ms 2.8% 1.8% 5.76 ms ms 115V/60Hz 67.4 ms 13.5 ms 2.8% 1.9% 5.85 ms ms 230V/50Hz 63.6 ms 76.5 ms 2.7% 1.9% 6.33 ms ms 265V/47Hz 62.2 ms ms 2.7% 1.9% 6.36 ms ms Vin=90Vac 开机延迟时间 70.0mS, 过冲 2.8% Vin=265Vac 开机延迟时间 62.2mS, 过冲 2.7% CH1( 黄色 ):Vo Vin=115Vac 关机保持时间 13.5mS 1V/div; CH3( 紫色 ):Vin 100V/div Vin=230Vac 关机保持时间 76.5mS CH1( 黄色 ):Vo 1V/div; CH3( 紫色 ):Vin 100V/div 页码 :10 / 21

6 动态负载测试测试条件 :Vin=90~265Vac; 输出负载电流上升下降斜率为 0.

Vin 负载变化频率 100Hz 负载变化频率 50Hz Vo_min Vo_max Vo_min

11 Vin=265Vac 开机 Vds_max=557.3V Vin=265Vac 开机 Vr_max=23.7V Vin=265Vac 满载 Vds_max=591.8V Vin=265Vac 满载 Vr_max=26.68V 7.6 动态负载测试测试条件 :Vin=90~265Vac; 输出负载电流上升下降斜率为 0.1A/uS, D=50%; 测试结果 : 负载从空载到满载输出最低电压大于 4V; 测试结果如下 : Vin 负载变化频率 100Hz 负载变化频率 50Hz Vo_min Vo_max Vo_min Vo_max 90V/63Hz 4.62V 5.53V 4.46V 5.58V 115V/60Hz 4.72V 5.55V 4.54V 5.55V 230V/50Hz 4.17V 5.64V 4.28V 5.55V 265V/47Hz 4.13V 5.61V 4.20V 5.59V 页码 :11 / 21

Vin=115Vac 动态负载 100Hz 时输出波形 Vin=115Vac 动态负载 50Hz 时输出波形 Vin=230Vac 动态负载 100Hz 时输出波形 Vin=230Vac 动态负载 50Hz 时输出波形 7.7 输出线端满载纹波 & 噪音测试条件 :Vin=90~265Vac; 输出为满载 Io=2.0A; 纹波测试时输出增加 50V/10uF 和 0.

12 Vin=115Vac 动态负载 100Hz 时输出波形 Vin=115Vac 动态负载 50Hz 时输出波形 Vin=230Vac 动态负载 100Hz 时输出波形 Vin=230Vac 动态负载 50Hz 时输出波形 7.7 输出线端满载纹波 & 噪音测试条件 :Vin=90~265Vac; 输出为满载 Io=2.0A; 纹波测试时输出增加 50V/10uF 和 0.1uF 的电容, 并且测试于输出线端 (1.0M 20AWG); 测试结果 : 纹波小于 80mV( 额定输入电压 ); 测试结果如下 : 纹波 Vin 满载半载空载 90V/63Hz 75.0 mv 58.0 mv 13.0 mv 115V/60Hz 68.0 mv 55.0 mv 13.0 mv 230V/50Hz 62.0 mv 56.0 mv 13.0 mv 265V/47Hz 61.0 mv 55.0 mv 13.0 mv 页码 :12 / 21

13 115Vac 输入时满载的纹波 & 噪音 (68.0mV) 115Vac 输入时空载的纹波 & 噪音 (13.0mV) 230Vac 输入满载的纹波 & 噪音 (62.0mV) 230Vac 输入时空载的纹波 & 噪音 (13.0mV) 7.8 各个工作状态波形测试条件 :Vin=90~265Vac; CH1( 黄色 ):Vdd(5V/div); CH3 ( 紫色 ):Vds(100V/div);CH4 ( 蓝色 ):Vcs(200mV/div); 波形如下所示 : 页码 :13 / 21

14 Vin=90Vac 满载启动 Vin=265Vac 满载启动 Vin=90Vac 满载工作 Vin=265Vac 满载工作 Vin=90Vac 输出空载, 系统进入空载模式 Vin=265Vac 输出空载, 系统进入空载模式页码 :14 / 21

Vin=90Vac 输出短路, 系统进入打嗝保护模式 Vin=265Vac 输出短路,

9 输出短路时的最大 Io 测试条件 :Vin=90~265Vac & 输出短路 ;

15 Vin=90Vac 输出短路, 系统进入打嗝保护模式 Vin=265Vac 输出短路, 系统进入打嗝保护模式 7.9 输出短路时的最大 Io 测试条件 :Vin=90~265Vac & 输出短路 ; 短路于输出线端 (1.0M 20AWG); 测试结果如下 : Vin Io_max 90V/63Hz 2.93A 115V/60Hz 2.94A 230V/50Hz 2.94A 265V/47Hz 2.90A 波形如下所示 : CH1( 蓝色 ):Vo(1V/div); CH3( 紫色 ):Vin(100V/div);CH4 ( 蓝色 ):Io(1.0A/div); Vin=90Vac 输出短路,Io_max=2.93A Vin=115Vac 输出短路,Io_max=2.94A 页码 :15 / 21

7 ; Vin CH1 CH2 CH3 CH5 CH6 CH7 CH8 (Vac) IC 环境输入电解变压器磁性输出电解 USB D3 90 109.7 42.6 95.9 98.1 84.2 89.

16 Vin=230Vac 输出短路,Io_max=2.94A Vin=265Vac 输出短路,Io_max=2.90A 7.10 温升测试测试条件 : 环境温度 40 ; 外壳密闭无风环境测试 ; Vin=90~265Vac;Io=2.0A 测试结果 :IC 表面温度最高 ; Vin CH1 CH2 CH3 CH5 CH6 CH7 CH8 (Vac) IC 环境输入电解变压器磁性输出电解 USB D Vin=90Vac Vin=115Vac 页码 :16 / 21

17 Vin=230Vac Vin=265Vac 8. EMC 测试 8.1 群脉冲测试结果测试条件 :Vin=230Vac, 输出为满载 ; 输入为 2Pin 电源线 ; 输出采用 1.5m 的 20 AWG; 测试结果 :Vo 不低于 3V, 无元器件损坏 ; 测试结果如下 : 8.2 Surge 测试结果频率 5KHz 100KHz 测试条件 :Vin=230Vac, 输出为满载 ; 输出采用 1.5m 的 20 AWG; 测试结果 : 通过 ; 电压测试结果 L N +2000V Pass A Pass A -2000V Pass A Pass A +2000V Pass A Pass A -2000V Pass A Pass A 测试结果如下 : 测试条件电压测试结果 +1000V Pass A L-N -1000V Pass A 8.3 绝缘耐压测试结果测试条件 : 交流 3.75KVac,60S,5.0mA; 测试结果 : 通过 ; 页码 :17 / 21

18 8.4 传导测试结果测试条件 :Vin=230Vac, 输出为满载 ; 输入为 2Pin 电源线 ; 输出采用 1.5m 的 22 AWG; 测试结果 : 裕量大于 -6dB; L 线测试波形传导测试结果 L N -7.60dB(AV) -7.33dB(AV) N 线测试波形页码 :18 / 21

19 8.5 辐射测试结果测试条件 :Vin=230Vac, 输出为满载 ; 输入为 2Pin 电源线 ; 输出采用 1.5m 的 20 AWG; 测试结果 : 裕量大于 -6dB; 辐射测试结果水平垂直 -7.04dB(PK) -6.76dB(PK) 水平方向 : No Mark Frequency (MHz) Measure Level Reading Level Over Limit Prob Cable Amp Ant Table Type (dbuv/m) (dbuv) Limit (db) (dbuv/m 1 * ) e (db/ m) (db) (db) Pos (cm) Pos (deg) PK PK PK 5 页码 :19 / 21

垂直方向 : No Mark Frequency Measure Level (MHz) (dbuv/m) Reading Level (dbuv) Over Limit (db) Limit (dbuv/m m) 1 * 30.728 33.233 9.302-6.767 40.000 17.48 6.448 0.000 0 0 PK 4 2 47.702 30.595 11.717-9.

20 垂直方向 : No Mark Frequency Measure Level (MHz) (dbuv/m) Reading Level (dbuv) Over Limit (db) Limit (dbuv/m m) 1 * PK PK PK PK ) Prob e (db/ Cable (db) Amp (db) Ant Pos (cm) Table Pos (deg) Type PK 页码 :20 / 21

21 9. 附录 PN8370 封装和脚位配置图 : 页码 :21 / 21

Microsoft Word - DER-8366M-15-P014 _Ver2.0_基于PN8366的5V1A充电器应用方案

Microsoft Word - DER-8366M-15-P014 _Ver2.0_基于PN8366的5V1A充电器应用方案标题基于 PN8366 的 5V1A 充电器电源应用方案输入电压 :90~264Vac 规格输出功率 :5W 输出特性 :5V/1.0A 应用范围文件编号充电适配器电源产品编写时间 2015-8-17 编写部门应用二部版本号 V2.0 特性概述 : 单面板设计, 双面元器件, 尺寸 :40.8mm*31mm*15mm( 板上高度 ); 输入电压 :90~264Vac; 输出功率 :5W(5V1A);