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
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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。
. M7 L; X- `( ]4 \6 s
2 Z4 S" T8 i6 f* k1、样机介绍：

7 c$ r8 @7 `0 }& M; M0 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。
' }. F( W" D3 _/ m2 \

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。
5 q  k& v6 _' V9 t; z9 X1 y
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。

; I" x6 V' H* u6 o5 y2 l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。
; X, F# R: h3 g" j" N
) M0 m# i' Z5 n3 d' j( 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

* S# [9 Z; H3 q7 B● 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；
/ o& k. k5 a0 T3 F) e0 C9 O
- g) Q# i) w& b6 d" u4 z1 Z6 e  i9 k● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
3 q3 k& M% O) {8 a, J/ J! R7 ^5 H
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
: O  e" V" y4 m, H# b: T: {
● 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；

3 j- @$ ]5 Q3 U: Y: a● 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。
6 q6 q, C( S! S( k2 y1 B! A5 |' _
基本应用
3 S+ j2 }0 K- p5 S! x+ b6 s
- u# A: h3 L  t7 e& C8 G2 S$ d, T电源适配器

" h' h% F3 g7 p. u9 k; T, m开放式电源
: w% q4 m2 O3 y7 f, q
数码相机和摄像机电源

4 i/ H* ]# P/ {+ ~# l9 h电脑和服务器辅助电源

机顶盒电源

! Z/ Z! Y8 N  J$ h  l掌上电脑电源
; v- n* E4 \* D, J
引脚分布
( q6 g. p# _9 n

# X- E* i9 [) t

" q% D% o  t# [5 h引脚描述
+ g" k( A5 u1 I" X) _
1 q( A: K. T0 j, C; b

典型应用
- n' l- B/ o$ p. Q7 Z
2 c1 C: J8 ?8 u
  G5 d1 `' V! @

3 @9 ]) ?0 x. X, W$ `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。
1 x# u% p. }' M0 k$ L% b
: |0 t& Q( r+ c. ~& Y% k5 a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。
0 E. M/ r% y1 t( {
% g. o+ g: t- }1 a4 ~# q2、样机特性：
/ x: `: [2 v/ y7 w" Y
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。
  L$ y; c/ k$ G9 ~0 d" V
/ Y" D& ]9 ~9 Q) d: _' d- ^- H2.1、输入特性：
3 z: m8 g: [1 \. r/ n  U

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

: G' ]3 T3 ?. M2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：

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。
% c% ~. J7 N6 f& I
3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

# J+ F; X; S. p* [% A, Y9 W- L

（2）PCB 版图：
! u+ i: J3 i3 u* ]6 @2 R; O

& d! @4 f, f$ n( E% @  \% `/ l3.2、变压器绕制工艺：
2 s) L, ]# B0 ^6 c( R) d7 o9 }. O
; o! a: |) \9 `, }/ w1）电路示意图：

6 k- J* g6 J) G7 h% @（2）规格参数：
/ C+ f" g5 O( P, E' u8 r8 T7 j
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）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
0 i) A, D2 c$ J1 S, [3 e0 q* ^5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6 c7 i/ g! l2 y" V; {% x: y6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
" ^% S8 R1 Q  g; ?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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：

! R; e, u# E$ m

$ u9 c" ?! c7 j+ X7 K' Y（4）、变压器结构图：
6 Y) V6 x4 N2 o# T

3.3、元器件清单：
. H, [  g- i  x0 D7 A; z+ _" n

4、性能测评：

4 s* E6 V% K7 b5 p6 m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。

5 }3 u9 C/ q7 I8 N4.1、输入特性：
6 T* O3 A; J/ K- W( G* K% ]
% G! \% r% H( R8 [* C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。
) F$ H- b$ X. |% F
表1 、无负载待机功耗(无假负载):

9 r1 E! q" G# N1 ]  G+ j

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
6 ?3 }0 x$ o. K- ]; f
" \; @1 G. f* l8 w. ~2 ]

6 L. j8 ]. m/ q, j表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( S1 `  V0 e7 `, j! G& H

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

1 c; t6 n* O2 ]! V0 F

9 A- N; D/ V: y4 ^$ b- X! ~" ~4.2、输出特性：
$ [" ]; [- L9 v9 D9 n( D
% G; \+ y& L5 `% a: K注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

) V: C4 @8 H8 q) |% M  ^4.2.1、线性调整率和负载调整率：
% i4 E) L! w4 h5 l
$ s7 b% Q2 f0 s' `/ Z: Q表4 线性调整率和负载调整率:

4 o9 @( @8 I1 ^, L, @7 Q% ?4.2.2、输出电压纹波：

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。

表5 电压纹波测试
" G: U) {+ `1 Z

/ ]7 x. \6 k7 X0 w纹波噪声波形图：

: g6 z4 i: D- }+ G

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

; m4 D& L. q! t1 }6 f, Q2 Q

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

9 W6 r, Y5 ]: ^

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

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

4.3、保护功能：
9 v3 K9 i( w" a2 {7 M2 ?- q
& ]: V# d: z4 z2 b6 R& V以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 y7 R  Z  p5 M1 Q8 _) K- f) D- ~
0 p0 C+ W  ]: l: D4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
' w, y; i: N4 H: g+ W* ^

5、其它重要波形测试：
' E1 h2 g( g  r( o/ t) X$ Y
. z) c1 r( J# }$ f8 gDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
! G4 w/ H0 Z, l. |9 p5 r  c  C! Z
2 N' Z, [8 ^/ g

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

) j2 k( O6 P$ \2 d0 `- F/ w$ D$ R

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

# [9 ?' b, j8 j3 J) p( U

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试

测试条件：

输入：230VAC50Hz；
0 l( d/ ^( ~# e% l: O, V+ \输出电流：2.1A；
8 |' s, V, ]6 Z+ ~4 ]8 R9 Y负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

% D6 j7 v. I' |$ x' ^

辐射测试PK+AV