【原创】超mini Ipad 5V/2.1A充电器之二——设计波折

先上最初设计的线路图

原设计:

●采用80% CCM 模式；

●占空比设计为0.5；

●变压器为EE1614 PC44匝比142：8：18，L=2.3~2.5mH；

●C1和C2分别采用φ10*13mm 10uF/400V和φ8*12mm 6.8uF/400V电解；

●D5采用成本较便宜的VF=0.5V DO-214AA封装的SS54；

●增加R18,R19,R20作高低压OCP补偿；

●C10,C11采用LOW ESR的φ8*7mm 330uF/10V标准品电容

●L2采用普通φ4*7mm色环电感。

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javike

2011-10-26 20:59

实测最大占空比在0.53，变压器L=2.39mH,漏感40uH（@10K/0.3V），VDS-max=610V

D5温升比较高，且与外壳只有0.5mm左右间隙，直接导致外壳温升过高（达65度），更换TO-277封装 SBR10U45

老化24小时后发现有1台样机C1爆顶了，才发现自己好不容易找到的φ8*12mm 6.8uF/400V电解电容居然怎么靠不住，于是换上了φ8*16mm 6.8uF/400V。

更换以上元件后老化24小时。

javike

2011-10-26 21:00

@javike

实测最大占空比在0.53，变压器L=2.39mH,漏感40uH（@10K/0.3V），VDS-max=610VD5温升比较高，且与外壳只有0.5mm左右间隙，直接导致外壳温升过高（达65度），更换TO-277封装SBR10U45老化24小时后发现有1台样机C1爆顶了，才发现自己好不容易找到的φ8*12mm6.8uF/400V电解电容居然怎么靠不住，于是换上了φ8*16mm6.8uF/400V。更换以上元件后老化24小时。

因另外一个产品申请认证去实验室测EMC，随手就把刚老化中的样机带上一台去预测一下。。。。

一测辐射，从35M开始呈均匀起伏的锯齿波，低谷有-10DB，高谷也有+10多DB，这奇怪的测试曲线确实下了我一跳。。。。。。。。。

javike

2011-10-26 21:02

@javike

因另外一个产品申请认证去实验室测EMC，随手就把刚老化中的样机带上一台去预测一下。。。。一测辐射，从35M开始呈均匀起伏的锯齿波，低谷有-10DB，高谷也有+10多DB，这奇怪的测试曲线确实下了我一跳。。。。。。。。。

没时间整改，测完认证产品后回来琢磨。。。。。

javike

2011-10-26 21:04

@javike

没时间整改，测完认证产品后回来琢磨。。。。。

在样品室测试、琢磨。。。。。。

还是没找出原因。。。。

于是回到座位上打开PCB档案对照桌面上的另一个产品琢磨。。。。。

javike

2011-10-26 21:08

@javike

在样品室测试、琢磨。。。。。。还是没找出原因。。。。于是回到座位上打开PCB档案对照桌面上的另一个产品琢磨。。。。。

没琢磨出来，就随手把手里琢磨半天的样机拿带样品室再测，这一测，发现一个问题。。。。

同一批材料做的样品，怎么空载功率一样，而负载功率相差0.3W呢？一算，这0.3W影响效率可是不少哦，而且是带去测试的那台效率高些。。。。。。

javike

2011-10-26 21:14

@javike

没琢磨出来，就随手把手里琢磨半天的样机拿带样品室再测，这一测，发现一个问题。。。。同一批材料做的样品，怎么空载功率一样，而负载功率相差0.3W呢？一算，这0.3W影响效率可是不少哦，而且是带去测试的那台效率高些。。。。。。

于是想，是不是哪测坏了？？

看了半天没看出来，测波形对比。。。。

占空比总在跳，这点测了也看不出来。。。

于是测电压，VDS,输入滤波电压，这下发现不一样了。。。

又怀疑是电容问题，于是在输入的CLC看了又看，没看出来。。。郁闷呀。。。。

拆下了测，CLC全拆了，结果发现效率高的那个感量只有200uH,测阻抗只有0.2欧姆。。。电感烧了。。。

javike

2011-10-26 21:27

@javike

于是想，是不是哪测坏了？？看了半天没看出来，测波形对比。。。。占空比总在跳，这点测了也看不出来。。。于是测电压，VDS,输入滤波电压，这下发现不一样了。。。又怀疑是电容问题，于是在输入的CLC看了又看，没看出来。。。郁闷呀。。。。拆下了测，CLC全拆了，结果发现效率高的那个感量只有200uH,测阻抗只有0.2欧姆。。。电感烧了。。。

一查，色环电感的采用的漆包线才0.06mm，马上和供应商确认，的却是0.06，请供应商加粗，得到回复是最多加到0.08mm，而且感量要降，具体降多少还得做样品看看。。。

晕。。。。。。

拿钳子剥开一个看看，空间的确太小，于是得另想办法了。。。。。

于是找轴向电感，色环电感的磁芯为φ3.5*6mm的，找到一个φ3.5*12mm的磁芯了，于是请厂商用此磁芯绕制，结果采用0.15的线绕了个330UH换上，OK。

bumper_163

LV.7

2011-10-26 21:37

@javike

等待下文

javike

2011-10-26 21:42

@javike

一查，色环电感的采用的漆包线才0.06mm，马上和供应商确认，的却是0.06，请供应商加粗，得到回复是最多加到0.08mm，而且感量要降，具体降多少还得做样品看看。。。晕。。。。。。拿钳子剥开一个看看，空间的确太小，于是得另想办法了。。。。。于是找轴向电感，色环电感的磁芯为φ3.5*6mm的，找到一个φ3.5*12mm的磁芯了，于是请厂商用此磁芯绕制，结果采用0.15的线绕了个330UH换上，OK。

电感是不烧了，但感量降低了，于是把变压器加了打底屏蔽，担心漏感增加，于是该用三明治绕法，修改后的变压器为：

采用川铁 MB1H磁芯（约PC47同等材）匝比为134：9：26，感量为1.9~2.1mH,

实测感量为2.03mH，漏感28uH（@10K/0.3V）

javike

2011-10-26 21:47

@javike

电感是不烧了，但感量降低了，于是把变压器加了打底屏蔽，担心漏感增加，于是该用三明治绕法，修改后的变压器为：采用川铁MB1H磁芯（约PC47同等材）匝比为134：9：26，感量为1.9~2.1mH,实测感量为2.03mH，漏感28uH（@10K/0.3V）

测EMC。。。。

把R11换47R，C2换为15uF/400V φ10*16mm，PASS。。。

javike

2011-10-26 21:57

@javike

测EMC。。。。把R11换47R，C2换为15uF/400Vφ10*16mm，PASS。。。

因为15UF/400V的高度有点偏上限，于是把C10，C11换用 φ6.3*11mm 470u/10V超低ESR品替换。。。

测试空载功耗，高压264V超标，于是重新计算R5,R17,R21后全用1M 的电阻换掉。。。

再调节OCP，把补偿的R18,R19,R20去掉，R12换用510R，高低压OCP均在2.5A左右。。。

重新LAYOUT制样再测EMC，PASS。。。。

javike

2011-10-26 22:08

@javike

因为15UF/400V的高度有点偏上限，于是把C10，C11换用φ6.3*11mm470u/10V超低ESR品替换。。。测试空载功耗，高压264V超标，于是重新计算R5,R17,R21后全用1M的电阻换掉。。。再调节OCP，把补偿的R18,R19,R20去掉，R12换用510R，高低压OCP均在2.5A左右。。。重新LAYOUT制样再测EMC，PASS。。。。

到此，产品本算是OK了。。。。

据说苹果有收到充电器温度过高的投诉，客人要求最大限度的降低温升。。。

于是拿来苹果的充电器测试温升，发现其温升最高点为USB旁边62.5度

马上测试样机的USB旁边温度，发现也达54~55度

于是在PCB板上加大裸铜散热，效果不明显。。。

打样换用USB连接器，铁换铜，0.5u镀金换1u，最后换2u镀金，总算是降了点，52.5度

javike

2011-10-26 22:10

@javike

到此，产品本算是OK了。。。。据说苹果有收到充电器温度过高的投诉，客人要求最大限度的降低温升。。。于是拿来苹果的充电器测试温升，发现其温升最高点为USB旁边62.5度[图片]马上测试样机的USB旁边温度，发现也达54~55度[图片]于是在PCB板上加大裸铜散热，效果不明显。。。打样换用USB连接器，铁换铜，0.5u镀金换1u，最后换2u镀金，总算是降了点，52.5度[图片]

最后上完成后的线路图