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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0 c; Q) ~0 H7 A" R概述
* K# _. t5 m9 v' q) s' Z
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。
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& H" Y: [4 I* p6 `% {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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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

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。

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。

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。
芯片特性
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9 y9 `( M- O2 \) ?; T2 F* l● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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● 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；

& ?; k7 X  q1 z7 P! W● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

* w2 L7 t8 ?& s) V● 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”
- w) o8 U- v; E6 G' R; E- P% s
9 T+ u; N/ {7 a) m● 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。

基本应用
( `* Z: u7 H/ J- x3 z
电源适配器
3 Q7 E; a4 e+ h& Q1 I4 T
9 ~& o# Y; v! b/ h% Y) d开放式电源

数码相机和摄像机电源
" G  _, E8 i" s. X" B3 n
( n, t. o/ V2 Z% W$ j: y电脑和服务器辅助电源

) z+ V0 B/ S% O7 J9 f4 Y机顶盒电源

掌上电脑电源

引脚分布

/ O! Q$ `* n+ a/ b$ I引脚描述
, z3 e2 I4 t5 |* T; |) ^( Y' ?. C
8 y8 N4 n0 K/ t/ b

- \9 z; k7 M" d! S典型应用


% Q+ r$ f" b5 p+ g' G$ V5 k+ Q

- ]$ v& h7 e& }# g  V2 S' ]# r% a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。
. V8 e9 E* B% p) a: W
2、样机特性：
; X$ O* L2 L$ Z1 V
6 F( Y) s6 H! |; Y. H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。

4 w6 t- B" {$ x) F2.1、输入特性：

* x  ^- [' S, n; N" t! l. s2.2、输出特性：
! E; J7 f0 \" W

: l2 z7 G. \; u; D# n& Y2.3、整机参数：

5 _% r1 [! V& ^, P2.4、保护功能测试：
2 ]- |% P. I% T' P3 n$ {! Y

+ E* }# s- y: J/ b2.5、工作环境：

4 {. N/ F1 \/ H8 E! @
7 e% M) x7 K  o" U1 `2.6、测试仪器

+ e) n& ]* {& k- Z/ u$ e. N3、样机结构信息：

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。
7 U: o6 h' n6 Y; i' V
( @( Y/ L. Y* i4 A3 i3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

  t" p) j, `' [9 p: N) h% S

（2）PCB 版图：
8 B* K5 t2 p4 T& k5 e/ G+ B

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

（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；
+ |( j. S1 I1 v0 `, o3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
, P( z9 N% U$ s# `4）次级: 三层绝缘线
5）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）；
0 j9 f2 Y! Y# t6 u/ A- n7）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
& \7 F* C$ \% J# Y4 m) P9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：

% l$ t4 c+ k# ^6 t# H$ g( \（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
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% ]( i5 \+ \8 V" e4、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。
2 U  X, W$ j) Y9 U
( f. R5 j8 X. C' M* E' B% U3 X4.1、输入特性：

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。

0 N2 S/ \, K3 K: T3 e8 x2 V表1 、无负载待机功耗(无假负载):
: x& p9 H  T# Z
0 k! ~7 ?# A* A, f

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:
3 P' t/ H. U; }
$ G6 P; ?( x! Q% }8 m; H5 L4 Y

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
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; c4 M7 e! g, m+ ?9 j5 [

/ _: [3 W6 x% i/ J2 s4.2、输出特性：
6 ], w1 y% j$ _/ B* C
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
& Q. {7 p  S2 t9 T0 n& I0 y
4 d8 C# k1 `) U: c% H( t4.2.1、线性调整率和负载调整率：
! K+ n1 k: n1 D. L  _
表4 线性调整率和负载调整率:
" Q8 _3 _! ^" J* I

( g' c5 R2 d& ?7 r1 {+ i: H2 a4.2.2、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。
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0 P4 q0 n. l/ I5 ~  R& f" J, K表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
  c- {9 }/ X& y, z. @5 F7 }

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

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

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

7 J  S6 S( M& A1 P% E

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

4.3、保护功能：
1 J, g( s" o0 M; n1 T* A
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
! \6 J& j6 |/ G: Y

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
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& D  E7 Q4 e9 d3 ?; I3 N$ x5、其它重要波形测试：
. g+ S7 k3 w* s
$ S( r$ M7 }: }8 i& r' HDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
( J0 c1 p; m. `$ k7 y: p- r4 @
/ k: E9 H! z" Z6 H! U- {* d) ]) _$ \

AC90/60Hz，100% Load

7 M% I0 M) h! v! T5 `( I  s: B6 _

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

, F$ v& v* X0 t$ t2 F" Q

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试

测试条件：

  F8 J/ G8 p5 @% g输入：230VAC50Hz；
" p1 r, o1 b8 M/ F/ O" ?4 C输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
8 A- `: a. O9 A+ {限值标准参考：EN55013、EN55022B
# q. l! c0 X3 j# t! a

传导L 线测试PK+AV

7 m& }% V" D4 |

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV