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

7 R7 k8 M/ t/ B  Q0 d
8 _4 \. h. ]; O% @+ S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。

& T' k6 z8 v. T" {. z1、样机介绍：
  k! v# y$ J: E4 K1 v5 F+ @& Y
# y- y' G9 v/ F. u' L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。
$ G2 f1 T. U. v2 f2 ]0 w
- G6 B3 w3 J9 q1 ~% U

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

5 r$ t0 f2 d$ y) h7 z( D( a5 o关于CR5241
# {  `2 L( e7 }: w3 Z2 f
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。
' ^: U( g5 x( J, ?) K; b% ^$ E
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。
* [' K' B9 I. s3 X) j9 U
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。
. c- c5 z  I/ K" T) z
$ d  ^. B* N& dCR5241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
/ K: C8 v2 S7 `. {( ]3 t, o- j% @$ Y
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
% H, Q7 z9 b6 a( I
4 h8 `" }) ?. S; O& c& T& u● 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；

● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
1 M2 C2 N0 c5 B+ H+ j1 c" H9 Z
: M" r9 k7 K1 O1 d$ n# S7 ^) X/ P● 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”
) |) c* ~5 A+ ]2 {1 A" ]+ @' J7 n
, o) q( H* P- f; p● 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。

基本应用

电源适配器

$ W* u0 `' R5 h; L开放式电源
7 q) |3 ^3 b: |7 s* g  r
4 x; \: [8 d1 B( f& o% R数码相机和摄像机电源

0 X- n$ v. N- n% u) ?电脑和服务器辅助电源
$ m/ w0 B4 O; ~5 a
4 z2 f- p4 @( q( f! i' _机顶盒电源

4 R2 G1 e! G# E掌上电脑电源
4 W" Y2 [$ o. t: S7 P* o
引脚分布
6 h& K2 h/ W' q
! T, q! Z) u! T4 k9 ?# S* `7 D2 \

* z: `" w* ?9 l引脚描述
  r: p% G) ?9 y8 ]# U5 h" q4 c
2 O  `6 f- V0 ^- S+ P

0 p2 Y4 D3 }0 F( v% Y# s典型应用

' `( v$ G, [: ?' X! x
/ U4 {" `6 R3 M/ o

4 i8 ?2 C7 y' l& n% 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。

& ]7 n$ _. p6 M0 G# M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。

$ m1 N) _; y/ ^) N2、样机特性：

1 H8 o" Y0 E  }; \0 O$ j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。
! J) L: d! R8 V; S2 U# {
$ c5 x1 M" h4 ]0 |7 ]4 B* Y2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

( I" E+ P, e. r  g" R2.4、保护功能测试：
, Z% e+ c& i% \$ o) W9 @  n

2.5、工作环境：
% e+ Q' ]( V3 v0 m+ c" s

2.6、测试仪器

( }2 i0 t: G5 j# o! _3、样机结构信息：

4 u% A' R7 p6 l6 c$ C' ~) t! d3 h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：

（1）原理图：
: H9 l5 Q2 L& O5 c
+ I* {3 V: [& ~( U% L1 s, u/ H

（2）PCB 版图：
' N0 S- L; E6 I6 }+ G) T. W
/ G. G. r) N* q" }6 M

3.2、变压器绕制工艺：
3 @. s/ H4 o8 n, `+ L9 Z
+ C0 R# e5 @! w  }+ f) w1）电路示意图：
: a2 R' m- x# }* ^! M
/ Z4 w( i3 O& k! M& F

（2）规格参数：
2 s8 z( j6 z( d; Z- J/ o
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
1 O1 [9 L$ y8 r8 \3 {2）材质：TDK PC40 或同等材质；
6 r& a7 Y) E/ x) \- a% [3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
3 F; V, C  p% r4 E5）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）)
) V4 @7 F0 ?: P, J2 {. `8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9 ^5 i$ j: k& z: T9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：
( K" u; z3 L- |. a; l

+ q8 ]: r# a& O" ]& I8 H- g$ Q（4）、变压器结构图：
2 p8 t' a6 S6 F$ m/ T/ z

3.3、元器件清单：
% D- `# y9 e  t' k3 E& n  C8 X
& ~" b2 i0 X- J

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。

4.1、输入特性：
& X3 _: h8 {8 i0 }/ l- D7 P
9 U+ b5 v* v/ i2 H$ l. Q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。
/ Q! B0 r) u0 ~. f5 ]7 l
% V* w, O' K+ N% z4 B( Q; R: h表1 、无负载待机功耗(无假负载):

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
: P/ {( T6 J  ]
6 _3 P& |3 A5 V

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( w- k* W5 h2 y2 p
5 O" u6 P, E: v. e

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
: Z2 v; d* q+ w% W+ Q

4.2、输出特性：
+ w' q: G( s$ }  N
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
- [; Y/ }6 f, Z  n8 n' G
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
2 g7 Q, y- X) g  y
表4 线性调整率和负载调整率:
" \' J: W; I$ d! `" c4 b

8 v9 \3 t  J* l5 c, y) v6 _4.2.2、输出电压纹波：
+ B9 h2 g$ l4 v* U) O, ]0 Q- R9 }
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。

9 D# X# n! z7 u, u4 d+ {3 t表5 电压纹波测试
% J0 P1 e1 x3 H* p! U1 E7 B3 C( R; z

纹波噪声波形图：
$ v  Z8 g6 g( n+ ]' y7 V

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

( ]; H& I" X3 m+ V' P; i( |

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

4 h: D. Y$ }/ |6 |( }

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

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

4.3、保护功能：

% W/ }1 {0 S% e, w: z以下涉及过流保护、短路保护的测试。
+ n2 B# W  z8 f5 h% h
# l# r4 z9 n/ C$ t7 n) [/ f8 Q4.3.1、过流保护：
+ F1 \/ y! p" V- W2 N

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
" M( M$ C1 ?6 q

5、其它重要波形测试：

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
6 G) u" @$ s! c7 e& ]4 b
6 R3 b9 x4 a6 n/ H4 n) Z

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

0 Z" O) m! A" f4 i4 b& c2 ?9 e

AC230/50Hz，100% load

4 o% w/ Y& V$ Z% i7 J

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

4 u5 i6 d, \' l+ R

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

% R6 i" d- T8 p) }" Y# v6、EMI 评估测试
2 k/ ^8 a# o7 d( ]2 Q
3 c( [. S0 `- p7 s* R7 I) }测试条件：

输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
9 ~- c, E/ q$ s, A' W2 Z限值标准参考：EN55013、EN55022B
+ u) F7 l5 i  }- s# H$ t
3 o. H0 O0 P' n% ]7 ]5 K

传导L 线测试PK+AV

  e# Y* g7 L+ T

传导N 线测试PK+AV

! N! U  s% U7 p

辐射测试PK+AV