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。
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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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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241
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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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. }, O" }" S9 _+ o- S# LCR5241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。

0 I- K. ?: U8 O% C& m& I3 XCR5241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

9 e. u, `/ m7 y$ J9 C● 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；

& ^2 S8 L/ ~6 F( t* y& k+ z! K  Q: f● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

● 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”
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5 c/ j& p2 H+ h) l● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

7 N$ e' E) l* 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。

  l! H; R& V, k: o! H9 V$ j基本应用

电源适配器
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开放式电源

4 O3 V& b; `1 L: E# @数码相机和摄像机电源

! d; T* G; B+ f) k" a电脑和服务器辅助电源

/ Z) I5 e; O. r4 y机顶盒电源
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) m) t/ h/ @9 Z; T9 l- ]4 ?掌上电脑电源
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* J- e" h5 e  N/ ?2 h引脚分布

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引脚描述

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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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( k8 p3 X5 M1 I4 H! u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。
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2、样机特性：

4 U" e* a& k( F5 Z6 H0 t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。

/ t8 L" I% i* y) |2.1、输入特性：
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2.2、输出特性：
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. a. R& O: G2 }. n2.3、整机参数：

$ I& [, A* w( l8 V1 U) M+ O* S2.4、保护功能测试：

& U$ W3 _' k6 U0 M! E2.5、工作环境：

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2.6、测试仪器

" m9 A. s) T( ~1 y; E& C3、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。
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3.1、电路原理图及PCB 版图：
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（1）原理图：

（2）PCB 版图：
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3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

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（2）规格参数：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
, y  C" E. @- S  N0 f  K2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
. r4 C0 r. |3 I4）次级: 三层绝缘线
5）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）；
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
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(3)、变压器参数：
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. Y$ X, b: }; ^/ E" a9 O0 s9 n+ R（4）、变压器结构图：
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3.3、元器件清单：

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4、性能测评：
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% `  h* [, I8 {: z! O1 p9 s0 g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。
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4.1、输入特性：

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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9 A* ?- E0 x) q- \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
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/ ?+ ]2 J5 J2 \  W! a6 F# F1 F表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

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# E& C* |  A0 Z1 }' z1 X. T表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
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' P- ^* x3 h- C

4.2、输出特性：

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：

8 X8 H* E' P8 }* i2 ?9 F1 K" q表4 线性调整率和负载调整率:

- @9 G3 U- l- v0 t4.2.2、输出电压纹波：
. i  g* g) C: T0 s5 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
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2 I) Z8 @. A8 o纹波噪声波形图：
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0 d: Y8 N8 b. J5 G

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

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

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

( a' J+ c. J8 R* G+ u6 ?9 M5 q# Q- ]

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

4.3、保护功能：

1 r3 M/ o, W' H8 l# n7 U' [以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
- V% r; H# y" w% N

: h( u' I2 d5 I. F4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
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5、其它重要波形测试：
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& N$ h: i; @- b" qDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
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/ b" z3 Z" h" _- V& f7 O0 R

AC90/60Hz，100% Load

; c" {9 O! l! b7 E) I+ m, e

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

5 z: |; q) C# Y, M. J3 I

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

$ T% ^! t4 x. y9 T4 {1 l- V) J/ t

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

2 m4 Q: U" }' Z9 i/ F/ ~6、EMI 评估测试

测试条件：
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输入：230VAC50Hz；
% X% a  e3 w, |& j" c输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
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传导L 线测试PK+AV

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传导N 线测试PK+AV

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辐射测试PK+AV