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

! w) ~! c0 W5 Z* S! u  u, q5 d
& ?0 f& N' T' w& U; ?; S8 _, x8 j& W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。

0 f' W$ M5 \$ p8 {' {# F1、样机介绍：
0 T, J; L2 r3 ~- N! e1 \7 y
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。

" a$ l( u9 e- `4 O; n+ F6 C

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

+ y1 s* T& _9 K5 q# E8 G关于CR5241
4 u! g% {( E, n0 d- B1 n2 S
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。

- O1 |  E% e- O% E) F- q: d4 bCR5241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。

) i# v- j( j4 C6 C4 M& J7 G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。

CR5241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。
% l+ s9 ]" ^" F5 u$ m+ x# Z" k芯片特性

& r3 y9 w; ?2 V( p$ Q; l% R6 F● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
4 ?; E$ O+ N, X
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

2 x& B" X, ^0 S. f1 h7 B● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
0 s# D0 F1 I7 H/ P* c+ X4 F
' ], Z) d# l* L. V" s5 q* Y& J/ f● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

1 A# s% ^. s. t- R9 q. g- L/ |● 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”
5 L% i3 S: w$ r2 G% r
4 h( Z; Q8 v# d. b/ d1 {● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

3 V. t$ l" H" g, ~9 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。
" F1 v( J1 W. o
- s7 V( f! \2 r! V) {基本应用
9 p  x1 e3 A2 y3 h- }) W& b) [2 ^
4 ~1 ~" a' ~+ N. k# X电源适配器
( T1 r" u/ G0 Y
开放式电源
) Z% T% R  |% ]' t' w. z5 Z1 J
数码相机和摄像机电源
) I( d# q: b- N: ?% f  R7 o
电脑和服务器辅助电源
+ L+ F: K3 O* ^! D3 R$ K, c
# o. g* Q; Z: o( p) h) w机顶盒电源
& E0 \+ h  I  x: r+ K: f
掌上电脑电源

$ N% Q: s, Y# ]' v* e) k/ t) J' f% @引脚分布

" V0 `+ s4 Q2 @) v& `
, ?5 C& r: y7 e& c- D% ^1 D, W2 D8 n% C

0 k% Y2 {: M& r% u引脚描述
, [- o; F2 H0 w0 B
0 k8 z% \- O/ m7 c

( F1 J0 h- e; i) p/ r典型应用
6 m; E* B7 `, t: a7 ~9 @$ X9 V
0 x5 M, R+ f4 ^3 w+ j: r

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。

2、样机特性：

, G) y) `7 K4 R5 e" k. 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。
3 {! V$ O& ^# f& R5 e1 ]" v
2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器
  B% m, E7 H# ~7 s2 `" ?( W

. B4 S( o" P- b" f+ Y  V3、样机结构信息：
4 s; |4 X- h+ S7 T/ `: u
6 K& W+ c6 F7 v: K- g" D8 h* B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。
6 m4 W- c3 N4 b( E( n+ D9 V: [( a
. F$ T3 b0 a% \, Y% Q/ z& s3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

（2）PCB 版图：
& ~- x' O: T: I, b3 s$ s

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
% K& c% S. @- w& S# m, ~# h, {$ u- I
8 _0 j4 M  g) S# V4 Z

3 T+ ?; _: W' V! H, A# j（2）规格参数：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
. D" e) V6 y, ]6 I8 L! S2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
  A) C9 Z, ~% m4）次级: 三层绝缘线
( ?0 g9 h9 _6 f7 b2 g' T5）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

(3)、变压器参数：
( D) \5 b; x$ Q# Z% r7 L
% F/ c8 Q7 d8 U! O$ d6 `

% E0 V# w7 i. H. q5 v（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
2 J( @/ ^* o$ w8 m# W# @  F

6 F3 W6 q1 A! ]) V$ }* }# {4、性能测评：
/ d/ i5 z/ v2 _1 f2 a( v4 W
9 M( u/ e" F3 M. ]5 l+ z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。
( Y) k+ _6 V2 ?3 X9 a, B
4.1、输入特性：
! l/ D6 C/ l9 I
+ r% I1 D0 Y7 u1 ]/ l5 P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 t. `* L! g; S0 [表1 、无负载待机功耗(无假负载):
. D, l, X* g$ i% J; n" \
5 _8 N% R: a5 J# i: M7 s+ m- }

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:
5 Y( V0 ]+ a2 r8 R5 v
/ R. q8 w8 J& P' K1 f' N' K

: z( w7 Q' ?9 J& L% y" w表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
. m! _( x7 u8 h% R$ R1 G% p/ d

; u, K4 O4 C1 o8 l5 V8 A& I9 e4.2、输出特性：
, A, b2 o3 }8 ]8 |- S2 f: {% o) s( L
: j- ^! C3 x5 C4 T, \注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
( b+ G* q- \4 z  u( ^9 M
# c7 k$ V6 n- ^  H, k2 ^4.2.1、线性调整率和负载调整率：

/ D+ N( o, M! M" i  n, B9 ]表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：
5 @, C/ E/ R1 Q' W( z8 ~( P9 h3 Z
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。
, F6 T4 f8 R* F, M7 V7 T# z
表5 电压纹波测试
4 A9 p2 N0 U* L) F0 i+ Z

纹波噪声波形图：

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

; J0 W7 }9 s! v- S

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

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

5 }4 y' G6 W* g1 r2 g7 N4 N1 B

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

4.3、保护功能：
  m" s6 X+ E& j6 f/ @- y
/ N9 _. U1 [6 o! A以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

- d9 U" H" I& V) m: c! x0 g4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

5、其它重要波形测试：
' W5 \7 p( x4 C6 H" Q
& N" f3 [! O" d' IDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
* i2 j5 z+ p/ L' w' w
% y8 e; Y1 y7 D+ z" e: s0 s! I

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

7 E9 J5 j* }! K4 Q% D- T2 p- A

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6 M! F3 ]* v$ q6 Y, C; P( W6、EMI 评估测试

测试条件：

输入：230VAC50Hz；
, S- |  u1 X/ Q' b% Y8 m4 m输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
4 m8 B6 R) w8 ?8 k限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

0 F4 x8 a% [  e- Z1 d+ N

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV