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

, H5 L/ m' B$ g, q/ y2 Y& n( M3 L" {
概述
+ ?6 }! n2 ~" U( J
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。
& T) O/ h# c, g& _' Z0 W
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。

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241
1 M9 S- Z9 b. Y) i4 l# h* c
. f4 r$ n+ O' Q+ S" A: LCR5241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。

' G: i8 J1 k" nCR5241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。
) }+ F; l! ^4 Q' V. @9 @
' g& l/ E: w/ h% [" B) X; p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& a- p8 h6 tCR5241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。
* |; C4 e/ a& L5 p0 h& A/ K芯片特性
3 s" B& E7 ]( G7 m: i
1 Y2 d8 l1 l- l. T2 {● 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；

● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
/ Q& ?8 d4 |2 H# c: r+ H, [
● 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”
6 Q6 r  l; F, a
, K- T, R( U7 w) l● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
; k6 [* s) |( H6 H2 f
● 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。

7 d4 i+ N# G2 p" _6 s6 Z基本应用
) C0 t% {. {3 m2 ]
, W* a/ o, b7 N2 @8 }" l* j, i- k电源适配器

; j5 r% h* B7 h7 k/ `( a开放式电源

  U7 a0 R# c1 [: s' U0 S数码相机和摄像机电源
: q+ `: o) c& C
电脑和服务器辅助电源

/ |  R/ p0 c3 @  P$ ]/ s7 C$ h机顶盒电源
! Y' Z7 j) \  f8 M' W
( q0 L8 b8 E/ H$ E" b+ W( Z* Q掌上电脑电源

$ @) L% B& J% W/ U* c引脚分布
! q8 U& T4 y% N( I# e0 ?0 K

引脚描述
) E" ~) \1 d; L" V3 G

2 k: H; I% B: U# d典型应用
" j' v1 N2 q$ `5 c. T! C9 Z

+ c' H0 ^) r& v' X

  n8 l1 D  p  _+ d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。
# \1 U1 S$ H. ]  j
2、样机特性：
$ K4 k7 w! B) h& R  x
; [8 d3 Y; A' v7 ?5 w7 U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。

8 v# G4 n! o0 T4 R0 [2.1、输入特性：

6 o  c0 M2 t0 m* }, X( b$ g. ]2.2、输出特性：
7 e9 n" S" E5 w8 o, g& Z

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
) P7 _/ q5 l+ a  x: a8 g$ Y

2.5、工作环境：

+ u9 U- V( ^7 `% K4 R" P0 z2 Q
8 p6 u& A  O7 `& v4 v. s4 _9 W9 X" n2.6、测试仪器

/ d' y& c. D( T' r3、样机结构信息：
% T" t; n8 a4 T5 v
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。

3.1、电路原理图及PCB 版图：
- C/ w# m; z! r8 N* q# o% P4 T
（1）原理图：
1 ]+ c5 }5 t, s& N( Q* r
; _, ~% U2 m/ S; U7 V! ~6 J: O

（2）PCB 版图：

( e% ]% {1 H# F/ R+ g

  }/ A  L/ v4 q% t3.2、变压器绕制工艺：

- I1 |2 f2 J3 P( Z2 ]. a1）电路示意图：
: K" z6 j: q- M! K" L7 {0 L, l9 e- X; Y

（2）规格参数：
1 P$ H5 E* U: m5 O
4 ^2 d0 t: B* P2 {. W; Z1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
4 p% B# o( C8 d( a3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
, j$ C- q" b; ]9 d  D4 g$ S. v1 R5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
; Y* X  S3 T: x; O: r0 z6）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）)
5 I5 F8 \8 p" l4 P' W* K9 W8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
" a) g. ?* H3 F9）成品要求:浸凡立水
/ |( J( G8 E) |! E7 e- w. r
(3)、变压器参数：
# L9 L* |4 n$ M8 O" g6 v

（4）、变压器结构图：
5 w7 j% e3 j/ o/ S  y

3.3、元器件清单：

/ c9 v- Z7 n0 R4、性能测评：
& _& ^- \3 ]& J, U9 l( h3 `
9 O1 O' @1 k5 A2 X# M" H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。
' h- F' O& e5 `$ L
4.1、输入特性：
& t& h- r( E; i0 o8 Z6 _
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。
5 X2 u/ `; X. e) p8 Q: F
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
# l  z; W; _  D& q- t- j% R
+ s) R5 V) g* T# V, G

3 p4 P, r7 M) J6 b6 A1 Q& K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:

) o) T0 ^, L, T) e. L; ~' A/ D

0 [% W# V/ U' a7 k表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
' Z6 s4 s. u: o
2 u! O8 a8 z) D/ M

' O8 m! w& C1 F# Z2 }4.2、输出特性：
/ F1 c5 G( K+ E, R' ]& W
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
. P: a3 G5 [; T% N
1 ^7 R0 r8 C, _4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:
3 ^* ^( u2 c  N3 U" B* m% b4 D" T

& a6 X$ t- u1 A, L4.2.2、输出电压纹波：
0 Q( t0 p& a( g3 c4 n" U' v
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。
8 ^8 ~" `0 J# ~( Q( F7 U
7 J4 S7 I7 h+ e- H( R表5 电压纹波测试
/ z0 R( \4 Q9 u6 ~1 e- L( o

- r& L; H5 ]3 b8 Y! N) T纹波噪声波形图：

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

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

2 Q6 {/ a4 f/ V% ~* B" n& Y

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

0 [3 N  c0 ]6 k4 r! I7 c

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

4.3、保护功能：
% E2 d' _# e6 n+ a+ O) ]6 ^
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
4 G6 I2 q0 H: ?* [/ B  f# h

0 B6 y) a7 \2 U( D+ `# ^3 s: E) R" X4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

9 D7 c  C* p/ f# `7 M3 K5、其它重要波形测试：

) r$ F9 B! {4 q2 M: j1 iDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

3 M0 a3 c. K* \8 U  ^/ P

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

! R: b8 M7 G0 [- c

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

4 R9 [: S0 W  d; [

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

3 c8 F" F9 @' F- Q0 X6、EMI 评估测试
& E9 @* v8 Y  h6 y% ~: n% p  u
测试条件：
" F% p+ J( ]5 l( q& q  Y
- U+ u$ t# X, Y0 m) b& t输入：230VAC50Hz；
- J& D2 O3 R, O4 a输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

( Z: L% i+ j# z* O0 h* h: W, s

传导N 线测试PK+AV

- O8 @) v. i  |( P

辐射测试PK+AV