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

0 |* c9 v/ U3 V; ?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。
, r% d1 a1 c' K' B0 i$ F0 k" {
. n8 Y! J/ b, ]1、样机介绍：
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4 i+ [/ O) G2 O. T2 U2 m# @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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& j- a! }. T- h5 T  D0 P/ A5 F2 f

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

# c+ S% I! n' B  G关于CR5241

3 j! H6 u3 V) o, q# }# pCR5241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。
' L, [) o/ r- [% K# {
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。

+ q& F- f0 j9 G7 ?5 z  @4 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。
$ B+ l9 w/ o2 B芯片特性
6 f  a  u2 U) q  J, b1 q
, ?7 M1 z8 b; P! e( u6 |, \; `2 T● 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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● 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；

. m4 N2 u1 C  Y● 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”
8 m, j3 Q6 T+ L. S* y
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
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● 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。
' a0 t$ Z% f3 l% q2 O
基本应用

电源适配器
# G$ H5 V4 [$ {! z" G+ e6 n
7 w2 T6 i) ?6 v% k( m$ w开放式电源
0 k( D# ]7 j, s) S- s: d8 C
* f, P& _, C- v, o' Y. r数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源
7 x, U7 b/ i2 f1 f9 C
6 q( Q& L- f7 u" }机顶盒电源
3 v. R7 x$ c, i9 F) d
掌上电脑电源

- d  v. ~  R8 C7 g" F' d4 f# C引脚分布

引脚描述

典型应用

4 R0 A1 k: }5 G5 Q$ w+ u
9 ~6 _- X6 L/ e* O* C* |1 f$ |6 Z8 i

' a, l- Q/ M6 W3 j2 Y. s1 B0 ^- B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。
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2、样机特性：

" C! m1 b! T6 z- t) d5 g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。
# a+ u2 f- p3 H3 O& |' W1 @
9 @$ m4 h3 j. _) l; G  E; p2.1、输入特性：
/ J: G% a8 y9 G9 y, y+ E, F

2.2、输出特性：
8 w$ Q% X- S7 ~+ e3 A! \2 b

2.3、整机参数：

& A5 f! U, ]) [% P2 M2.4、保护功能测试：
+ v' S, I5 A6 K# f+ E# T! [* L

2.5、工作环境：
/ Q: G' w( {; X2 J# J

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：

" G, v+ N7 a) T1 \, ~4 K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：

3 m$ ~9 M- ^1 M: z# @' `（1）原理图：

（2）PCB 版图：
* M% \. V: y/ Y, O4 b: Q8 s& i

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

* A0 L+ r" g& r8 p) a- f2 O

（2）规格参数：
& Q: ?6 j' |4 H8 p0 [4 d
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
/ }' T+ q9 n% a4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
' L5 d9 w2 L8 y; }, k, f6）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）)
* q% z8 S; ]8 y' @! ]8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
4 c. x& b# x1 ]; d/ N9）成品要求:浸凡立水
& `0 d# Z! A1 i
(3)、变压器参数：
8 G0 k) S% D6 s: w" m; r8 v1 M+ I
0 J. g1 N, w6 |1 D: a: V

（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

/ l' r& B1 k, m# r1 {4、性能测评：

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。

: g) x4 C* T6 l$ k) f4.1、输入特性：
8 C5 v, _  T0 [5 g
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。
1 V  y$ p3 q# e# P+ Y) R% B+ U
8 E$ h/ Z' ~8 m3 @表1 、无负载待机功耗(无假负载):
% ^) M7 r3 f/ \- v1 S
; l, T- Q: c" }

% A8 c: h; j- v% A6 p& G表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

; U! g0 n8 M" r) V

6 r7 ?2 W+ V% g! D6 c9 h& h表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

$ ~7 ~" ~5 e3 c5 J' T7 i' i, `4 u

" {) ~+ w5 G/ u. j  w' ^9 Y表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

# j& S/ J1 P. h

4.2、输出特性：
" v- M- L& D% M2 x2 f/ |; R
& S7 [$ q# T* J. `2 Q7 j注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
6 B, _. Z% g3 K. h
7 H& s( K, l+ x- _0 q0 f4.2.1、线性调整率和负载调整率：
2 L+ B. n8 }: K2 u- a9 g2 c
表4 线性调整率和负载调整率:
/ p& G: O) E. v! R

  i0 O0 m' e2 \) B5 B4.2.2、输出电压纹波：
  e5 p! s0 {3 N. a2 i; `
) ?6 a( x3 F) b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。
7 o4 F/ \7 |. T: P3 D: M3 s# K, ]
2 `2 Z" r: w* H6 ]5 c3 A表5 电压纹波测试
) t. r3 u/ L4 h' ?3 u9 D% n6 j7 Q- R" V

纹波噪声波形图：

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

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

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

6 j  Q+ L) D8 O; B; B

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

4.3、保护功能：
  F2 g' f! L5 O  }* W; y
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

) z7 p- o4 d  {3 f4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
: O) p5 f- B: Z2 R. y0 [

7 d* Y( a$ m; S% s7 c$ F. F5、其它重要波形测试：
: P' a* m; [6 g. ~* g7 L
! S( k* L# G8 G4 r) qDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

& }2 s' g; N7 y7 l

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

7 f* z7 C/ J$ z% V' u% d

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
: p4 P! x7 r1 V+ Y
测试条件：

. y2 t' ], a& t* Q7 m" W% M7 ?输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
8 ~( w, h# Y' a9 ^0 @! T负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

) K- R9 M7 u1 B) G8 y. z" e& }

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV