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

) P6 _1 W' ~3 \& h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：
$ r. R) K6 y  Z' p0 p. [
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+ B: ]9 @$ c

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

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。

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。

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。

6 e( L) _) q$ i+ {0 ]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。
芯片特性

* U7 B4 z# x" |& y7 E. @) {, c0 e● 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；
: }2 G! f9 [  Z
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

6 w+ T3 ~( b% M  H● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
% \# p: @2 z& W0 t+ @" ]; |- [
6 t& ]( e) \3 S  k3 A% J) M● 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”

● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

' b+ F5 }- v! n) ~. c; I4 [● 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。
8 t( A0 a/ T! w: Z6 {9 }( k/ N
基本应用

! Y6 K! r; S& t电源适配器

开放式电源

数码相机和摄像机电源
2 _2 {* d- {' b1 X
电脑和服务器辅助电源

机顶盒电源

: m( v9 q! d( g2 [0 O+ Y7 l: C! ]& _掌上电脑电源

引脚分布


/ p; [. @' b9 M' [6 A( O  Q

. m4 _/ }( `% p. p" }1 V0 n" B2 I# f引脚描述
4 y) B- e2 k  l: ?5 k6 @# R! ?

. {9 z5 V% ]7 \+ j& I2 p9 s典型应用

4 l1 C, y2 c& B
% r, b& Y3 o5 N9 P

5 F$ E, L% d0 g, v+ y6 ~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。
6 d9 n1 {5 y; E$ _% m
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。

2 i4 D. A; ?1 D" v. _2、样机特性：

# \2 E0 d0 S2 k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。
, C0 S+ l0 O; W) G7 F
+ M' V0 v& U0 n6 _. b  o: B2.1、输入特性：

2.2、输出特性：
& L& o6 C4 {, M4 z% O9 k

+ @3 I, d  S- _1 r2.3、整机参数：
, v# }; G: m4 o. E8 z# |: I

  g) \5 Q7 x. [8 Q6 e2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

1 w7 W5 S/ [, a) u0 n  T2.6、测试仪器

3、样机结构信息：

8 F# L% P5 W8 y2 O3 z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。

# }" O' k3 N; l3.1、电路原理图及PCB 版图：
1 n4 a7 W. H, p" ~; j
（1）原理图：

. D9 H% i' v6 R" l, `2 U

（2）PCB 版图：

& g! W0 Y3 \; d7 L. W3 u: B

3.2、变压器绕制工艺：

' T9 C) _/ u0 o. W, f# U1）电路示意图：

- X* H. Q" V4 E2 J  P/ S/ ^

2 s: {& M8 V+ e- G$ E; N3 \/ j7 ^（2）规格参数：

, c/ r' E) v, F. `3 {- f3 D1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
; _  s! B9 i' r) d6 g2）材质：TDK PC40 或同等材质；
/ y% v* b+ {4 D! v3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
8 e; B# ?* X* K- g4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
$ Y. t) C9 i! ?; p3 }7 e8 B) b6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
" p, [+ O' F0 h+ j8 V+ y7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
' P0 |' |- J- h; z0 H6 L6 A8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：
6 h( S$ z% o+ z+ g$ U

3 X; D( S3 y: I; R& v% S（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

4、性能测评：
" [$ {5 t0 m8 W' `  G9 Z
& Z( S; s9 S/ O6 C$ C! I+ {7 N: F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。
3 k; P0 @/ d& A
$ s" A( v( H' B+ _) O0 E4.1、输入特性：
9 p+ |# k* o9 N8 _3 `% L  I) _
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。

表1 、无负载待机功耗(无假负载):

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
6 f+ R0 W" ^* Q

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( F/ U' Q2 n9 X4 m# U5 F) V
. G; J* D4 U/ ]2 w

  H: T$ d. Q' J& E; d表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
" ?/ U9 t3 Z* R0 ?$ q/ L1 V

$ F5 |1 L/ v. O7 A  G$ ~5 p4.2、输出特性：
; {! A% P" `) S5 {( ^1 O  {
0 T) B5 v  f" u; S注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:

& j4 l, [- e4 q7 y4.2.2、输出电压纹波：
$ s9 W. Z7 Q. |# H' C! q; Y0 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。

0 X: j, Q- m( H( {! B1 c表5 电压纹波测试
; q6 q# [& X$ G

1 p; J' n5 v) i+ ^5 w3 i0 k3 X纹波噪声波形图：

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

( x4 o9 K' ]8 p) x

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

. c0 S9 D$ o6 a$ \5 }

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

7 F3 U. b% B6 h. U3 ~4 e; `

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

4.3、保护功能：

+ w( b6 `9 Q  O! {6 s以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 m/ o, P$ E# o
' P+ y6 b- a# D8 z9 V4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

+ g$ y: p& x# ?+ B/ ?" _4 q5、其它重要波形测试：
* {2 D4 w$ [1 s" V5 U
# n/ r# ]& p0 v& N$ C2 u1 rDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

# c; Q1 j" @+ d# J

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

" c+ p, c. Y7 _, s! s5 r( E

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

9 q% t% d( j& R7 ?5 i" \

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
+ j% b% n0 U7 M7 z" F# Y5 x
( ^( w$ R: N% `3 D测试条件：
  j' H3 Q. o# S! M
输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
. `6 Q. L$ N; V, U. ]4 _限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

6 A: }  v7 R  S* A) E: w# u3 F

传导N 线测试PK+AV

$ k& t& x% Q7 {& D0 z

辐射测试PK+AV