改善EMI，满足六级能效！适配器都离不开的一款电源芯片

思睿达小妹妹

概述

电源芯片被称为“电子设备的灵魂”，几乎决定了所有电子设备的综合性能，而本公司是专注于ADC、DAC、PoE和DC/DC 芯片级解决方案的高科技企业。今天给大家推荐一款本公司主推的CR5241电源芯片。

1、样机介绍：

8 {# J5 a" x, p- v0 o该测试报告是基于一个能适用于宽输入电压范围，输出功率10.5W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5241。
8 X/ t3 F$ @  J
" y: ]( D6 p- ]4 C

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

7 n0 b) o/ W" R关于CR5241

CR5241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<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。
2 O9 ?% |0 j4 r9 x) E6 F$ @* C
CR5241在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65kHz。当负载逐渐减小时，振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在22kHz左右。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。
7 Q; m" v3 D# y$ B1 f4 B0 Y
芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。

CR5241集成了多种功能和保护特性，包括欠压锁定（UVLO），VDD过压保护（OVP），软启动，过温保护（OTP），逐周期电流限制（OCP），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。
3 b0 m- F; F8 z* ]芯片特性
- i+ ^( _/ S# Z3 V9 F* C
: ~) m- \2 V  ]& H● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

8 q' p$ X) L  {+ _8 [6 p% `● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
1 k5 Q( i& j$ D* u7 _
1 H/ z  \6 n5 p# c& \● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>80.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
4 M& O7 @# C  B" ^
& h: v8 C$ W- d) ~/ h6 H● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
8 T: T+ ?. O! L
6 [3 f9 W% T+ W, _● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。
! e6 M2 F  }6 b5 D8 W
基本应用
/ ^6 E" l9 s+ Z9 s) `
电源适配器
' o9 h6 R+ I4 d; y' {; @4 L
开放式电源
3 J% P+ N5 K) A
数码相机和摄像机电源

2 ]# R" F  y4 A8 q) j4 [# j2 m, _电脑和服务器辅助电源
/ R- P) y# {6 _: G/ P2 T
机顶盒电源

掌上电脑电源
. V! S# i! {; w8 Y& X
  E, ]$ Z% E0 T引脚分布
' E& r. h) C9 _
; ~1 k2 x! w  g8 p/ Y
2 N: d5 h: A$ c$ T5 q3 |" M; U

引脚描述

3 `% X2 R  ?, i2 i- Z# ^

典型应用
5 v6 n8 L# M! z5 C' H6 F
3 F5 ^7 o4 c5 p- {" P7 B
- s# I5 @! Q4 Z* ?* s5 {: e, \  _4 e

该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>80.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP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。
; T' n1 ^( L4 ]* N8 o9 Y
样机的变压器，采用了EPC17磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

% F0 {1 _  @  C+ t% e- I2、样机特性：
+ ^1 \1 B* a% E& X0 @, e: v! l7 F2 O
以下表格为工程样机的主要特性，具体测试方法在第4章节中有详细说明。
/ F5 A9 w3 Z0 a1 V" h
+ T% a. u3 {. f6 t4 s5 d2.1、输入特性：
, w0 i( Z" ^, x! q) X# l8 m

" x9 J8 L; g  b% O& S4 E2.2、输出特性：
5 b' B- k9 I9 n- ~

7 {, M" w6 ~8 ~2.3、整机参数：
/ ?0 W! j9 v1 y

2.4、保护功能测试：

8 Z1 J: U9 u: m, k" Z! @2 s; B1 k$ D2.5、工作环境：
$ `2 L1 [4 e/ V1 l

9 N2 J" {9 E. x  ], P
2.6、测试仪器

, E0 _$ _) A1 f- x! f1 q3、样机结构信息：
4 _' g$ O2 e6 p8 _
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：
% M2 r4 o3 I6 o  C
（1）原理图：
1 w7 A/ n1 }% |/ q6 I

（2）PCB 版图：
; y8 |/ S4 d* J% F& D  i

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

! }! [- @7 a  Y4 p4 t

3 k6 R3 Z+ f& h4 t) K3 B1 h（2）规格参数：
3 T5 U5 a+ j% _
. B$ p" f# D- W/ J  n1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
3 }, j' E' H' g( M2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
* q6 c7 y, z1 ?$ r9 W& m. `% E2 v5 p6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
* j# m- N2 O$ k, W7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
4 r5 e/ k' R3 r8 U$ _9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：
/ ?# O7 n, k) w. t$ m' D
3 E; a3 v2 x/ y

% c7 ]% Q( k# X  S, ]! U（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

8 C( U, O! R" H; B1 _  Y0 i

) T$ |) J1 s1 _3 h8 C4、性能测评：

5 X+ k4 k8 k$ k" [3 K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，以下详解了测试方法及结果。从测试结果来看，以下各项测试均合格，能够满足大部分客户的要求。

7 n$ @! s; e  w8 w9 S; d  w7 W; \( q4.1、输入特性：

! Y) d0 a9 \9 F7 S6 w, `/ L本模板经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)和不同负载条件（空载和满载）下测试，得到待机功耗、效率及平均效率。

2 Q2 e/ P( j4 J6 x. H, a8 X9 P表1 、无负载待机功耗(无假负载):
$ p$ y  F% c! h( r+ ~+ j$ P. g) I

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

: V8 f1 c2 `2 U3 x

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( _$ D" X0 F5 E# Z

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

: ?; B2 f- [4 R! ?4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

* ~0 S. Z) J6 {% t4.2.1、线性调整率和负载调整率：
) {$ J9 s& H( L9 c
表4 线性调整率和负载调整率:
9 ]* c; f9 s" I8 m

& {& g* o: s9 K" f: v0 v; T; t4.2.2、输出电压纹波：
$ w' |: h$ D: r: X) G5 V( \
注：纹波及噪音在20AWG/1.5 米线端测得，此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。
. L5 B& D( g; ^# \+ x- d5 V/ [
6 ]4 y/ v: z, E表5 电压纹波测试

+ m0 h9 q7 s4 y7 _5 r) `4 y1 j纹波噪声波形图：

Fig1 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load

Fig2 R&N @ AC90V/60Hz,no load

( m/ U  n! Z4 o  x- P9 a

Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,100% load

2 `) t6 n( ~+ c3 N

Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,no load

4.3、保护功能：
0 N  d: H, J6 T, F- w# O, [9 O
& E. J( ~) O! p$ a以下涉及过流保护、短路保护的测试。
% V1 \1 r  ~6 L% h( j
! J* g5 O( S- X7 r4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
/ N- w4 d7 l0 [# M  U

, G. Q; t- Q9 R  n9 x5、其它重要波形测试：
6 L0 h. t. m* i* o' `. _
9 i+ h2 F$ K- p& L& U9 m" ZDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
" q& Q; @! t% I; Y, t! t
: T- H' w3 w! A( _6 ?3 J( r1 R+ p1 x

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

& A1 D1 F: s; v

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

( D2 a1 [/ W' ^8 O7 z/ c% Y, ]

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

% a4 A) K& S& _9 ~- Q% K6、EMI 评估测试

. E! M. U; S( ?6 h, s+ }! P测试条件：

+ b3 L% g7 T- e' t输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
- q) `; X- w3 h& I负载类型：电阻；
; D0 P3 a& Y% u# F+ F+ r限值标准参考：EN55013、EN55022B

8 o; d  U3 I: w# R9 t

传导L 线测试PK+AV

' z; m1 }' E$ p3 G4 u2 ?* Q/ f

传导N 线测试PK+AV

# }% Z7 z! k. A7 r  n4 o

辐射测试PK+AV