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

& @& M+ X, P4 C) M# w
0 v+ N) J. w) W# c: ^8 ?4 f- ?8 b概述
: q# x5 I7 ?) M- @+ _; V" j
: x0 t6 T, b5 j5 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。
. B0 F4 B3 D- t0 X, r+ S2 a' K
* z1 H. W7 ^9 l3 C' q0 ]1、样机介绍：
4 T, W4 ]( i7 t2 O+ h: @
# N5 }. [8 H5 ~! Y5 ]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。

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

/ |4 p1 I- f" `4 G关于CR5241

* g: ~& B/ ^1 T& SCR5241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。
& ~3 }% c1 f- Z  L) |* v( S. [
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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! R6 A" e7 _; z- i% S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。

$ o' }0 T, }3 `0 c$ F9 B. HCR5241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。
6 n0 v4 D  y2 ~7 W8 m; o芯片特性
/ }: E9 @8 W& m  A9 g& v4 k
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
/ L! N" m' d" N
/ k  s2 X  M) R% ]9 H● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

6 ~0 E3 N/ |  R+ p/ n% V- X● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
; c. Q' t! r/ I/ w6 g
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
; s7 D  M  D% Q1 Z8 Y( g
● 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”
% P5 r2 g5 H6 m% g! d/ \
3 f2 y5 g  H* s! C9 l9 w$ S● 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。
$ B" X" p1 D; [/ ^+ a; {
+ J: ]  j# h1 K/ ]基本应用

电源适配器
5 M4 A5 l+ r9 X) Y& ^9 E1 _' {7 H, K
, Q: O- p  ^* C# X5 v6 }- M% H开放式电源
7 [# ~/ k" A  o( m9 x( L5 \, G
数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源
1 ], I+ X, i$ z7 a
机顶盒电源
% I; O" z, f* b. y  Q. r9 m8 r
- c6 i0 ~0 ]) R" W) S7 }* `掌上电脑电源

6 P, C/ s; C* S; M6 @引脚分布

( e2 Y) _8 h3 Q9 f
6 R) F4 h5 Q8 G2 P1 o

. ?" b9 m$ C; F0 |/ b- ~1 U* [" f# z5 u& {引脚描述

典型应用

3 h/ o  ^9 V" o! j" y% S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。
0 y0 {( m% T" }
1 [+ E! D3 _6 g9 {& z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。
( O" U$ l  P2 U4 ^. T
$ |; r- ^" @; D3 ]4 ?% I$ I. U# G2、样机特性：
3 ^$ L1 f: R- Q0 k5 K. J  t' Q
' c, ?4 S) n$ ?, ?* J! g9 M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。

5 ^3 S' v# ~* z+ O* [2.1、输入特性：

2.2、输出特性：
2 L# w% ?8 ?- C, F8 D/ Y( q

4 u% e0 Y+ C: |7 e3 N; {) i  T' T2.3、整机参数：
4 P6 h+ T+ F1 {  c

2.4、保护功能测试：
# o$ m5 _0 G' t$ }

  m5 X( q. X3 P" l2.5、工作环境：
& z% i# a8 y9 y4 e  D

2.6、测试仪器

3 [2 L8 {2 _2 b# u! F3、样机结构信息：
- u+ N( X6 u6 C
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。
9 o7 D; o9 ?6 J1 J
3.1、电路原理图及PCB 版图：
% Y0 v1 L: D% V5 \' c: ^
$ l$ ~; r0 }8 l# @4 H% A% d, Q（1）原理图：

（2）PCB 版图：

6 q: V7 q# `" S5 p& V" C

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

6 j/ K- z& `/ q/ K

（2）规格参数：
$ E! o% p) P2 d! [- T+ V% @
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
5 d* B, T$ V/ ~- @2 u1 @2）材质：TDK PC40 或同等材质；
: o0 ^7 l* Q2 G3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
: U4 ^# d9 A/ c5）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
  B0 m# R% y5 ?+ t; ?2 u9）成品要求:浸凡立水
- R0 e0 W  V0 k: F5 M* s6 `+ J- f
(3)、变压器参数：

# E1 m( g8 ^2 [

（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

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4、性能测评：
) h/ k: r( g9 `. j- Z) N& {
) Z6 p+ w; a% k2 S. Y/ d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。
. q' W  q' w' @* _1 i, x
6 x4 e: N, c* E0 |- u4.1、输入特性：

2 X0 O& H# ?2 K3 [- 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。
  A1 |: L3 a0 g0 l8 V
. e8 L6 O5 ?: q: {. }# r) v2 {3 }表1 、无负载待机功耗(无假负载):
) z0 j% H0 T; R; k$ R$ n' @5 N
$ U+ a: |# f  o7 [9 q

9 X5 J3 Z! d/ I' D9 {3 J表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
! h) `5 v# |% @# [/ Z
# @: N  W* o& G& I

' s& n% S* r, P% f$ c表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( m2 A. _8 @+ `8 \3 z+ p" n
+ H( w  r" J* \& ~

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
+ B: z# R$ t, f0 t6 M$ P

" k3 A8 j6 |  f4.2、输出特性：

0 t8 Q- N6 ~' L注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

& }! V$ A% E: s3 o8 c. Y6 f4 p0 |4.2.1、线性调整率和负载调整率：
) f* q, J* Z7 F  f
表4 线性调整率和负载调整率:
+ _2 f& p7 U1 U, r' n4 e2 t

7 K. c" G* u' R- R' n7 y4.2.2、输出电压纹波：
/ e% n; a6 z. T; P- L9 B
9 g8 F! k! U% Q% l7 e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。

表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：

' G# W, g2 U. @+ L

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

, p( x+ F0 @! p- X5 |+ v$ M

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

( j  M' j" w: Z% w1 P

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

8 ?* `+ i: \5 }8 I5 ~2 M9 u  j

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

4.3、保护功能：

( E& N- V! S0 Y/ c以下涉及过流保护、短路保护的测试。

3 |. x+ p4 F4 p/ N$ Y1 I) _4.3.1、过流保护：
6 `" i1 S7 U( ?1 O

6 [& f# }* f$ ]7 X8 }4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
. a& h# V" V) r$ e

5、其它重要波形测试：

* s5 I1 T2 x. B; B: T4 oDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
/ i: U: j  f7 C$ N4 X+ J
$ c0 z, m/ W. I9 |

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

7 f! I6 K" A( f: ~

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

5 ^4 O" R. o$ p3 g

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

' }' M6 h6 O- q6 C" }( [6 H+ X$ r

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
& y4 x2 e/ r7 ^4 g! |: c5 n4 M( u
6 R# Z; X( s8 K6 t9 ~测试条件：

3 P: V+ ]1 O/ H% \$ i# w输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
1 P: ?5 H+ L/ i8 q  ~( ?0 ?负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV