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

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2 Y3 f$ X- _) C; r+ M' n3 k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。

1、样机介绍：

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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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。
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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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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。
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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

● 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；
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) H5 F0 a# P% I0 i! N' n% m# r● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

! h9 G$ q, F( ?% ?; P/ g- W● 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”
% Z/ _' r" J) m5 Y$ y+ A
; U3 y) F/ U$ u2 z$ y- X: `0 H$ Q● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

● 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。
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- q. ^: x0 x! F  j1 q基本应用

! f  z+ p# a- s9 d8 H* i  `电源适配器

开放式电源

1 F% V& S6 Q* H! {5 `5 ]数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源
* y6 S& e% B5 Q( `9 Y0 Y
机顶盒电源
' p; q& H) m2 Q1 J5 u( L
* w+ A; \! ?0 x掌上电脑电源

: u3 D# t& S, E4 {3 \9 b* m引脚分布
' d# q: u- M1 H7 W( \) d4 H; s
; K7 t) M  B5 M7 z; A# _: V! b" R
: e8 ?6 P3 t2 X! ?' m8 K

引脚描述

" s4 x* {. M& }9 l6 |典型应用

' X# A8 ]2 T' n, |7 ?

- c* C! h3 G  V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。
( T6 w& `$ J; ]/ Q6 x: b) N: ?
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。

7 ?' {1 n. P; A# z2、样机特性：
* ]* h% t1 r6 ]
4 d3 M) e1 p9 H4 b" e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。

# ~! c6 ~: f0 M0 i5 k2.1、输入特性：
4 y! |1 |$ D( V

2.2、输出特性：

$ N4 m3 p+ Q: L$ s/ t0 w2.3、整机参数：

0 r# b& E& ~/ Z7 i% a- `2.4、保护功能测试：

- H% K/ @" M/ C2.5、工作环境：
# K) N* P7 v& o" ^

' O5 _3 h3 `0 c$ s' }
2.6、测试仪器

3、样机结构信息：

2 I8 q0 J# D& `) N9 g; f! u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。
0 d- w( d3 X' m) o- [) Z- H
& r! H3 w! ^# K3.1、电路原理图及PCB 版图：
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（1）原理图：
) x5 P- i- l. _" b

（2）PCB 版图：
2 T& }4 ]; V" R/ G" Z+ b

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
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$ M7 L2 N9 e$ t/ a1 r3 h3 v

（2）规格参数：

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
  h# s$ p0 y) K4 s8 v4）次级: 三层绝缘线
$ L! L* m( J9 }  F6 P2 e5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
) u/ u7 r5 ~! F. n# d7）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
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  D9 K$ l, f5 O% c' a+ Y(3)、变压器参数：
$ l6 ]( }; W- s; x

/ V' X# O3 d1 L5 c（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
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1 T0 }- Q8 y7 q2 g8 y- |4、性能测评：
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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。
0 X; X0 Q% }( o7 \4 n% c$ {
  |+ m0 o1 t3 o. E4.1、输入特性：
2 \& Q. w. }  S+ u5 ?
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。

, g2 e, g/ A7 U& Q& U表1 、无负载待机功耗(无假负载):

9 ^2 S/ a4 [9 v9 P% M* X) r表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
. U" |  Q# s  I% t, W( m

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

: h5 n3 H6 \, p& P1 @! [. L4.2、输出特性：

/ H: a$ z$ J- `, A& a注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
& m) z2 v$ ^. U
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
' U. [  f. c' k  ^2 p' P) H
表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：

/ q  v8 h8 }- X- z( n. s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。
4 ^3 `/ b& z1 y% [; I* J5 {
6 P# {% Q8 e: ?0 [表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
0 ?3 @, Q7 {; f( n) T! A

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

' I- d, d" U, ^7 o. J

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

, Q9 s2 M! y' f, K" j

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

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

4.3、保护功能：

/ X8 o5 t5 t7 O; F5 @9 D; x以下涉及过流保护、短路保护的测试。
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4.3.1、过流保护：
+ X" S0 L7 I+ R5 ]

5 i2 p, n9 A( L) `( \+ M5 i/ }- ^' H4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
! w( W. j  Z- X

5、其它重要波形测试：

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

- Y: J/ ~5 l  {9 T) e

AC264/50Hz，100% load

" z; `, D0 m$ T

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

1 I; q3 u2 m  j5 Y1 {% O# r' k, L测试条件：
) g3 o8 y$ ]8 ], D  ]& o6 G* k
输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
9 K+ U5 _( D) T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

0 s8 Z7 w% h9 r2 e

辐射测试PK+AV