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

% P7 W# \; Q* q* |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! z1 C  i7 ^8 c. X" s% X+ [1、样机介绍：
" E0 N- j5 X5 h0 ]5 U+ v
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。
3 E3 q' R+ P! Z5 f( x5 {: ^9 N& \

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241
$ K  P* |5 v" |9 m/ C& }
, |, ?- t, S: ~3 FCR5241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。

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。
6 U$ q1 U2 Q# g0 B9 k' f
% L" B$ R! t. W. \; D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。
& R8 D+ b6 j8 v3 y# A# H) s; [
2 D& z& y# h+ r4 ]1 l: o& 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
  y% K, O# N' d) `; Z$ ?
● 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；
  l$ B* ?: t- s/ v7 u8 T
7 g$ I+ j; f1 O● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
' C# b5 J5 l- f9 S5 }; Y6 r
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
6 e9 ]* N3 d& Z) m5 s
● 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”
1 D  j2 R$ H' J
: C) Z; M) b& H6 t2 N2 ~+ g● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

● 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。

( x& H& o' I7 n' O* Z- b* D基本应用

2 ?5 Z! Z( W; `6 u: k. l电源适配器

4 Q/ o1 I7 }6 B7 i( w开放式电源
2 I" J7 S8 [; Q/ r* S& R: T$ D
数码相机和摄像机电源
: d& M3 K$ w5 l2 H; X5 q9 X2 ]& P
; |5 z8 W+ P5 e' f1 p" d电脑和服务器辅助电源

+ j. L! a! B5 k/ n  L1 c( m机顶盒电源
$ ~* ?2 v: S7 o/ `2 X
掌上电脑电源

; J+ L8 Q- v$ |- ]8 f+ o0 f引脚分布


' ^1 S6 L  y, m. q2 K

引脚描述
8 o# \9 a. R4 J; N, h  ^5 ?$ u

典型应用
$ R0 e( |& S8 O  ^% V

0 G: p; N" j& g, q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。
0 t0 c8 f/ x9 V
7 d- I4 K$ e5 }& V! f6 g2、样机特性：

9 n+ j# [) q3 `* {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。
+ t! R( G9 T2 I
2.1、输入特性：

$ \' Q  \  @" Z2.2、输出特性：
6 X/ C$ d6 l- ^5 S9 w

6 Z2 }; s5 d& x* x& s7 l2 h6 s2.3、整机参数：
* w* Q, m5 j" B  K

3 @( U, ]$ l+ U7 ?* l9 H( B% R1 f. p3 `2 ]2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2 S6 E2 O( m5 P1 z& ]$ M, T" K  B
. [1 o* ~# d( h: N9 w2.6、测试仪器
5 J$ f( z1 s+ m* Y4 D

3、样机结构信息：
) A4 S" F* ~1 r3 M8 j
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：

* I) y/ |( V1 V（1）原理图：
3 h0 o4 r, o. O  `$ e# c7 V4 v

（2）PCB 版图：
7 o4 m6 ^6 W0 R3 b( E+ M
. @: G* V, Q) g$ H; i4 d7 K

- K5 I8 J+ G" N9 E. l3.2、变压器绕制工艺：
6 t+ Z! [1 c1 G5 v9 {; n1 q% d
) ?1 k9 H4 G  ~! q4 l$ ]* w1）电路示意图：
& b4 B* T4 |8 X! y3 g
9 S, P* ?' M1 X1 x% U% @$ e3 ^

3 O3 C' v, h! V（2）规格参数：

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
( m. w+ \  Z/ P$ @4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
% o  m. `' F' j) u6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
( G8 @2 l: Z. G) ?; w& R7 j7）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
$ Z" F# X! j+ x; P& K0 C
(3)、变压器参数：

  p( {9 J. s/ s( G. C2 d

（4）、变压器结构图：
% S! N0 \3 N) p& d1 f

3.3、元器件清单：
% z; U+ Q* e4 s1 D. ^' ^

4、性能测评：
0 e, Z5 ^8 d2 G7 s" s
; z' }" H4 X0 D) h  A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。
  D7 M/ z2 p% I5 {3 l% U: o4 C1 C
" }( Y) L" x& g3 k1 {- F4.1、输入特性：

. _5 P' x! @9 `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。
! Y# Y7 i* R& ]4 w
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
1 \+ w5 y+ I! @* i. n
9 b7 `& N5 H! w$ Q0 j

9 A+ q) H8 ^$ A( Z* g' S表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

# \! @0 z7 [2 F* O- H3 U

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
6 r. X0 Z( M9 _! P1 r% \/ i6 [! }2 d
6 h8 t: [4 J0 D! f4 z& ?$ \/ y/ n7 `+ C

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
0 b1 i7 c% j, F& w! V$ i+ C
8 z! `; o* C) U. \( w# D

4.2、输出特性：

- _! \% P! I& {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 u- d+ E( v) V
- Y+ H: g7 [5 n1 r表4 线性调整率和负载调整率:

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。
  _+ k% a; ?( I& ]3 k
表5 电压纹波测试
; Z* s/ h4 K/ V. o# F

纹波噪声波形图：

3 {6 O$ H6 @9 e5 m

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

$ G) G7 T9 M" \9 J" M

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

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

( m- l9 d6 z# R$ H+ b0 Q

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。

4.3.1、过流保护：
" b  F0 o5 O* _

9 V$ J) {; g0 i4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

5、其它重要波形测试：

- b7 x, V# q' x; m4 F0 EDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

1 O" c3 l7 y/ a5 F2 k

AC90/60Hz，100% Load

5 X5 W! D* _( s9 b  D9 @0 r

AC115/60Hz，100% load

  @$ W8 u* S% w0 n; @! R" d  p

AC230/50Hz，100% load

+ a" \1 W0 i1 y, `- l- M

AC264/50Hz，100% load

' U) Z- W3 S1 i& L2 ^

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

8 P3 C9 F" F9 @6 ?

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

) Z+ w& P0 I  q# t+ k2 |7 g* h6、EMI 评估测试

测试条件：
+ w+ F" e9 w8 p, Y
3 _, V1 \* C5 l0 v0 @8 ~+ t6 r输入：230VAC50Hz；
) u( m6 }4 O* \. B1 X' G输出电流：2.1A；
: M: P. y- _" Z$ v负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 V" A7 O1 y- \+ d9 \
$ ?; f& S7 v; x8 E

传导L 线测试PK+AV

" T8 |+ N* T! v3 M

传导N 线测试PK+AV

% O* n7 B3 h# ^7 r3 T

辐射测试PK+AV