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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概述

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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  N1 n0 _; }* ?: [& c) }& {

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

( M5 w# I  H) z, e* ~关于CR5241
$ `  U- A- {( ^' y6 B; 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。
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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。

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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7 A9 n1 ]- W3 z  b$ G/ {! CCR5241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。
8 G/ X1 G. f$ z( T. M# _芯片特性
7 j8 T9 s: O8 P3 A' }6 c+ p
● 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；
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7 N+ G7 X, z( R7 z  u$ r* a● 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；
) V7 s. f# `/ \# y4 Q2 f; t2 M
3 B& h6 x/ t% o( a# u, ~  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”

! r; ?# [& q( K. l2 B" ~' j● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
: e+ T4 L! B) L* T! Z
; h& ~* ^' r0 H, T9 W" a8 J● 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。

基本应用
" U) T. m' Y# g) F" n
电源适配器
+ @/ ]3 o/ w) E. h! z
开放式电源

9 e) L7 s( f) u) M数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源
' r! o/ F/ E( q; e2 v
2 B; v+ z+ r4 N9 W) ]# L: P机顶盒电源
4 o' t9 v" D8 a" ~
掌上电脑电源
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引脚分布
: b" U* S% N; p& |
1 ?. l$ v- F# f7 S( W# ~
# o' r4 Q/ x1 a4 \% @

引脚描述

; r( G, C  h. D4 q$ f" w* ]

典型应用
9 L) X5 f+ z( v. {( c  h

, j- i2 Y% Z/ V  Y, @7 [$ Z

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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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：

  t  ~; j2 q  U9 Q+ K/ Z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。
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8 `: q. {! s3 n5 h* ]9 ~( d7 G2 J6 Q9 Q2.1、输入特性：
6 C) K( }) a; b! W2 f9 C' z

2.2、输出特性：
/ t- {( X# T- ?) a

2 L) T% N% p8 e' _9 m0 @2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
) L- l) t/ z7 q6 L* h

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：

) s# F3 W. k8 f* d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 q( @; k! j: H' _3 m$ }# f# y5 Q
8 D" a* f& `! y1 U/ T3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

（2）PCB 版图：
, Z, l+ g# l" f, x# `

" J: H  l. R5 h! B* a& z; h3.2、变压器绕制工艺：

* S2 Q! {1 K0 t! F% }1）电路示意图：
/ R8 A# y& V; `( b9 Z

（2）规格参数：
, t  l7 T3 D' u: m2 }5 B! {6 \  g/ W
; K3 a5 _7 G! v/ H" [$ J" k9 k/ [1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2 I0 D$ b. }3 \2）材质：TDK PC40 或同等材质；
: t0 n) Z$ n7 O* ~3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
* v, d/ R, |: C& T/ J5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
8 k7 v" s: D+ ~0 O1 o6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ B: S6 l5 f6 U7）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：

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（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
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2 r5 r* \/ Y& x2 l: }0 W: U/ a4、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。

4.1、输入特性：
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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。
: V( t; ^/ A/ `3 t4 N; ], _
  ]* n0 s. m0 b1 d表1 、无负载待机功耗(无假负载):

# l8 t! @) W9 |表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

% W- }3 e- [) q) P表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

. N' ^& I# T! B. _5 p; k7 {* L

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

* E7 F+ q3 g' z+ g2 ?9 X. O4.2、输出特性：

1 s6 k+ ]* A' |7 M注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

+ V, ^" E/ Z1 z+ ^2 T4 o# c% [+ P4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:
; f1 v8 N$ P, f, T, w' l2 p( L

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。
! m7 T& g% R; Z# [
表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
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8 M, P3 Y# ?, T- f* S! ]! b

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

: e. D  z; @1 M) D3 `5 }

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

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

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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。
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4.3.1、过流保护：

- P5 X$ P9 h8 H0 V5 @4 c5 M4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

3 h1 \! A# B( ]3 A1 j8 }8 R5、其它重要波形测试：
! [' l$ i7 g- n2 Z
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

* [% t& _! C% t

AC90/60Hz，100% Load

* S( s% o1 f5 q) W  P6 L! ?. |

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

: v2 r: S/ O3 g% m# f

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

- H" f9 q( a0 V7 s2 b( f6、EMI 评估测试
* O7 b5 M0 |: Y: C* M( ?# `. M, ]& X
测试条件：

# x. r% e7 l4 ], O- q0 O& H( o输入：230VAC50Hz；
6 W5 }) V6 O& }' }+ M输出电流：2.1A；
+ `+ D* C, d2 X6 T5 Z  x6 w8 z负载类型：电阻；
: d! d6 U: E1 ?  N限值标准参考：EN55013、EN55022B
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' b  ~5 R& ~. A' h

传导L 线测试PK+AV

0 c" A9 n3 A* p4 |0 W9 [% R6 e

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV