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

* y4 ~" Z# v4 A' N# C* H( r概述
6 j  a0 f; \( s6 g: c4 h' ^: K: L
2 D# f% T5 x8 U" O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。
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1、样机介绍：
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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。
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2 Q/ H+ Y6 y$ r8 D/ _0 `

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。
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4 w  p8 x* h( ~6 s& O- C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。
+ [: [+ c  v3 R/ `5 ^9 W  _8 x- t
! K! _! u  B- y2 E* F5 M- B2 aCR5241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

: [% ]: }& r2 G/ B8 t● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

, a% s7 B4 j$ \# i( o/ g$ ^● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

0 v6 a! [$ V( |' F% x; d# q# [● 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”

● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
, }, }! g6 l* E0 s; h: j
● 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。

基本应用
' z( g8 \, Q& p  A
电源适配器
7 \7 }7 I# Z8 R, v. L$ Z& D) t% B4 p2 }
开放式电源

数码相机和摄像机电源
, v5 a) y& o7 }, N
& `: c( |0 |/ N/ J" ^电脑和服务器辅助电源
, w( z& f3 J, B3 y: t4 e
机顶盒电源
2 h2 ~& `; S3 o: ]. J1 A
掌上电脑电源

引脚分布
. e3 a8 A$ f5 R& Y. i
7 P5 b1 M1 q+ T! o1 l
1 b# d* s2 E% S) B8 l

引脚描述
& [& `' q) G( p9 E7 A( m
3 M+ B" D/ n3 C8 I1 y+ d

* ~$ K7 c* F9 t2 a# O$ J5 C典型应用


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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。
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4 j. t1 ^$ S3 ~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、样机特性：
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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。
# B. d; ^0 n, f" ]
2.1、输入特性：
1 U1 s; J/ x$ L% N9 g4 }" H

! S$ {) Q! t8 H; t. c2.2、输出特性：
9 ]3 `- z8 s/ W6 y

' b; j( ~# F- \  ^- `4 Z/ y2.3、整机参数：
1 v8 p: t6 W% G5 n4 |0 ~: m

7 ~# F7 ]) F" V6 d" `, P8 c* g, S$ G7 _2.4、保护功能测试：
5 U4 M8 |8 c! Y" m% M/ K

+ v( H5 N; `7 f# w8 S% }* ]: |2.5、工作环境：

6 \6 K+ O1 x; Z
2.6、测试仪器

3、样机结构信息：

" _5 x' n' h. r0 m9 @+ F. o; {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。

  c9 ?: r7 i7 C) m3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：
  I* H" V( |% D2 K& H1 {0 s# j5 i

（2）PCB 版图：

8 W4 ~, M; @6 M6 s# @5 y3 [

% ^# l$ Q) j) R1 h. H8 [+ ?& j2 u3.2、变压器绕制工艺：
4 P8 K! v8 _4 f+ P3 y& z, N$ y- W
1）电路示意图：
5 d% L  G; i% Y8 D" I

6 F; \; U  ?( ~# _- \（2）规格参数：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2 }. _& o' D& J# E2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
' G. K' h" Z) s6 q  q5 K4）次级: 三层绝缘线
8 m+ j# |7 r- R& v1 {5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
8 W( P6 _$ d1 v# U5 L) V% `0 \6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
! g: E) h8 K5 f- n3 ~; c% v) i8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
3 _! y* D' m2 _. b( U9）成品要求:浸凡立水

4 X2 V1 R  f1 y2 f2 @6 J+ z1 X(3)、变压器参数：
4 _9 w+ L- p3 V2 x9 J# p
/ M, m4 @, P1 k+ d* R

（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
4 {/ T& n5 z, [5 N
: h5 N& J7 Z; G9 ~/ K

4、性能测评：

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。
- d  [( e% C( |
% q! l6 m0 d$ [* N( Z3 w6 a& Y4.1、输入特性：
  Y$ X) p( j: G& O; J- e
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。
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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
8 n4 R; O6 Q4 a2 W, A
: D6 q  F6 M7 ~- G: s

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( g* q/ C$ i9 |( R

5 q, N6 |! f4 s$ T表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

3 x( F3 s) v$ j; H8 j) M. W4.2、输出特性：
  B8 K) C- V( W/ R* Z* A6 A
2 ?, [5 g# q4 _2 Y3 Y# E  h2 v注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
. v' D  Y! n) b4 z; I: j
4 Y+ C. g, s4 U! [; j; u4.2.1、线性调整率和负载调整率：
$ U$ {2 n+ i' S2 S6 v
# H- S) x, N* C2 Z. W' Y表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：
  J# }0 Q: B. ]7 Y
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。
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表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
- [2 ~$ p+ f! L# U1 m1 `, |
1 U. B" S) A- w9 G  o6 G& a/ q

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

: J' D  R( k) J- _

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

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

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

4.3、保护功能：
. ]5 |$ E/ U& y7 m
* o0 }3 ^: d2 v# y& m; L以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
7 W& z  z: ^' g' x* V2 d

6 }8 S+ x) P+ h, V( s- v4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

0 q4 S3 S9 a6 o1 L4 Y! b9 W5、其它重要波形测试：

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
) ]7 J9 y0 t% l' ^

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

1 q* i8 \% [/ Y7 _6 q

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

9 t# L8 H/ C6 l- X1 |

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

- p9 x" Z' ], A, p: s; C- V/ B6、EMI 评估测试
" [* L) r/ d& t" f/ F
* M* }3 w. I3 f测试条件：

% U/ Z+ S, k8 l) K: f) P3 _" Z1 S输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
8 A( X- q3 ~/ E负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

; i1 O+ l5 ]( Y) ?' Q/ B& p

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV