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

3 D( w, M4 U0 q- ~4 O! @
3 B) V8 u* ?% o3 ^- A+ \1 b; E概述

- \: T! q* p2 t1 l8 ^( d1 c* P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。
2 v% K$ ?! p% e9 }8 a/ C
: n3 @9 i0 C1 g2 I9 e- I0 K8 ~$ Y1、样机介绍：

0 Q  d0 \# A- J- R. i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。

; O9 N8 t1 Q$ }/ Y% Z

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

- i/ \& \0 j+ W) v8 C9 z4 }关于CR5241
$ H8 [' a. z, _# S% O
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。

: z8 Z9 F: a0 m/ SCR5241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。
9 k1 z/ D6 N/ {$ ?( z1 D2 |4 J
. N! M1 t5 n2 h8 S3 ]' s: N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。
: p/ G! ]$ c. z+ X+ [1 A! ~1 ~1 B* X
! s0 J7 Y5 P  a8 x9 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
8 l) ?$ R+ A6 Q5 d6 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；
( r7 q' ]3 @5 J) y% y) Y+ c/ f
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

& W! e1 w: I9 N● 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”
' Z' F$ Z. ^# \& y0 d  b8 |* b9 V
  o7 }9 N1 _( o● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

4 R: @. X5 m. m( w% x' ^( ^● 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。
  d+ M0 c; i2 ~
1 M2 A1 i/ M0 M- Y( ~+ Q1 @基本应用

电源适配器
* Y5 y1 @9 x& M! c8 V
开放式电源
4 r" H8 W" ?; ^+ T1 g2 X
% Z2 P. v# C) M数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源
9 {2 Q0 Z/ ~0 i; D
机顶盒电源
4 |+ Q! c2 |9 m0 c+ }: ]
0 I& g) Y  d* T! s" {) X1 r% X掌上电脑电源

引脚分布
( u. r! ?* ]6 b: J- ?
2 b; @, ?, Z+ [. S8 d$ g3 a' [
# }9 @/ c$ ]# l1 ^8 f3 J& p

, ^3 S5 Y! a9 }引脚描述

1 X' y- w/ h; t, \3 E$ k# I# _

5 l0 c8 c7 w" U- c. O7 S) m+ _: p" C典型应用
+ w) [- s* ~' b

& R- h4 t( }$ 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。

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。
+ B% I4 ^$ b  S* L; c4 i1 b1 C4 C
# H6 E. f* u6 A3 c- c6 V3 ~* v. T2、样机特性：

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。
( v+ |; Z3 V9 G
% F1 y6 E- U8 p( P# b- O2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

5 y2 m7 A- _6 L2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
2 w0 h* u" a9 \$ }3 U( c6 V! c  g

2.5、工作环境：

, }4 ?8 Q) g* z) c% J8 {% I
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。

4 L; p8 f# I" G6 O3 b; o7 g0 G8 F3.1、电路原理图及PCB 版图：

6 Q/ r. o! r6 U5 e/ s（1）原理图：

0 j8 f8 E" z* |

（2）PCB 版图：

3.2、变压器绕制工艺：
! k* [8 [7 d5 k2 m- o* S
1）电路示意图：
6 v  [# u9 z, V: r& v& K
9 ?0 A$ v) s$ O, t

（2）规格参数：
& F5 e  G$ m! ^6 R
- W' M" g3 L/ u1 R/ O1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
( `. l& n6 D7 |. B( ?- J; N: ^2 `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
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
, V/ @; F2 u4 V1 M# w$ X% M, C3 q- X6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
! @3 k" g  [3 b/ r- k" S& q7）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
! y2 Y+ O" z0 k' g5 Y# r
(3)、变压器参数：

' p! l- P6 F! |# Y! b

" D3 F4 [7 z) ?, j( Q/ f: N（4）、变压器结构图：
" V1 Q  l& E' `

3.3、元器件清单：

4、性能测评：
, q2 ~  Q' v; Z$ d8 R1 Y
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。
- J1 K; _9 _; B4 S. i: m% I
1 b7 p1 S% l% l9 s1 u% q/ R4.1、输入特性：
3 `! p8 {2 g* B4 g2 x3 R; q
, K2 t2 e; l% h4 d* v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。
7 f# f8 i2 i; Q: W1 u
- V0 W& C& _, ?( S# p) L表1 、无负载待机功耗(无假负载):
( m  ^* E# t$ p; U+ F

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

0 r* _3 V( z$ P7 |( O

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

5 O3 F5 F2 ]' K' H  r) \6 V' c8 k表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
( i" [* l/ X& m9 a% R2 X1 V" P
0 D+ Y& ^, P. |8 c  u; r' n

" r  G) v( |# \2 y: C' E4.2、输出特性：
, B0 d( N+ }6 O8 w
8 H: w4 ^! u3 G- D0 H6 K4 G, g! S注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

  _  a1 p: ?- a4.2.1、线性调整率和负载调整率：
8 H' P$ j8 g6 U  ^: C+ x) N' ~# s
# t$ ~+ Q# A- e+ U& i" x2 F: v( e表4 线性调整率和负载调整率:
" F5 a& `2 l5 _) r- V: Z$ o

( Y! J  F% D# H9 y& F4.2.2、输出电压纹波：
, K3 d, j, b7 ]. q1 g( p
7 I* `4 j& e" |! B8 H7 q" G" Z3 Z/ F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

# d5 d' J0 F% I$ i! l! O+ O8 O- v纹波噪声波形图：

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

; b8 ~- c6 Z, u3 y5 u( M& ~% ^

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

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

: G5 ]% {0 g' O8 v# B. Z

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

' L  Q" N, t& d4.3.1、过流保护：
) E; O: |$ g! O8 f/ n% ?

9 e; r$ E& B- t7 j5 |7 X4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
+ z+ t1 j' }3 `1 N$ H& S

: [& Z* j1 d( x! R. O5、其它重要波形测试：
# O; {) }; S. `& p& J  m2 T8 M7 o* k
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

( P4 `4 e8 [) C0 ]8 o2 N/ M

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

! C9 q8 X" K6 y) v2 [4 ?

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

% J; {& {6 P" E  ]# O" Q0 z& {6、EMI 评估测试
" M  q3 T% f$ ^
4 A5 }  h8 x* O/ w' {% k" w  E; R8 y" v测试条件：

输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
) V& u7 Y/ T- R, g: d. F4 e5 k% i负载类型：电阻；
7 X! u2 M% ?- o* i, O$ O( ~8 a! P限值标准参考：EN55013、EN55022B
. ?' _3 O! Q( s

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV