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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/ D  b; z2 ?& p) e0 R概述
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$ z; O$ h" p2 e, Z# Z4 {3 O; M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 O# F7 Q1 c8 t( F6 y7 Z: l1、样机介绍：
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( V& d3 q  _" [* I4 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。
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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

/ W: |# p$ B, N# w; D& Z关于CR5241
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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。
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9 T$ \, [+ S7 v  nCR5241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。

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。
8 f; M) ?5 g( p% M3 i8 H3 E: N芯片特性

5 h( y3 N" u8 K% a+ b* U● 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；

7 M5 \' r# `% G6 M( t" E4 x' M8 S. d4 P● 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；

  j0 w( c' @7 K" D6 V* W● 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”
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
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! Y, ]- ^) V  o( \4 n: w0 K/ I● 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。
, M' B# v, W) R) X
基本应用
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电源适配器
4 I# [' z: o6 e8 e% X
开放式电源

数码相机和摄像机电源
; V7 z$ Y7 V, k; [+ Q/ t. {
电脑和服务器辅助电源
* O# q1 g0 }# g( M
# w+ i* M7 W" I( [2 J机顶盒电源
- }; i. D2 A) B" ]9 q
3 D" v8 r6 C9 {# p+ Q掌上电脑电源

$ e$ d; G8 @" b引脚分布


1 i) g5 y2 ^" _- s2 D( ]9 X

# ~5 b- w; y" p0 |0 u1 i引脚描述

, C1 o0 W9 D1 g1 M2 k  l

- W9 Y( E, g) _- d' |典型应用

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。
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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。

' Z0 a3 t" q5 g5 p( @) ]2、样机特性：
& @# b7 I: R4 N4 _1 Q3 q
! B# k- I' T2 K: ~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。

7 r) @, q" n* T: Q2.1、输入特性：

' `% }$ x( C* t) G. g# G1 r% A2.2、输出特性：
! o' G) Q3 h; z, o: r

2.3、整机参数：

3 e" T8 L. T7 X: }+ J2.4、保护功能测试：

7 w9 M- |+ R% D: O2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

+ h* g0 ^/ a6 c* R+ l3、样机结构信息：

7 A8 M) K) g. D4 P/ z3 a% v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。
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/ L, B' b7 s1 i; X/ h# o2 H1 P& K5 Q3.1、电路原理图及PCB 版图：
) v* o  m! h+ }$ k" K' B, `0 r
（1）原理图：

9 o6 G) T& s- Y! G) ?1 l

（2）PCB 版图：
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' J) A5 _' }7 Z0 D/ D) D2 d+ c# M

: H. i( b0 y6 k  N# k2 o: Y8 N5 m) k3.2、变压器绕制工艺：
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1）电路示意图：

1 D" p5 ?8 B! r/ @" S! d5 Y" \

& e; s+ V0 y) g; r% y" `（2）规格参数：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
/ z( d$ f7 L. `2 x6 j8 Y2）材质：TDK PC40 或同等材质；
6 Z0 H0 N0 [' g* X4 T8 I3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
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）；
! X8 L% R. z3 Y) T. _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）)
/ j  _# s) S6 d* H3 j% b8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
0 `, U- v6 L- O7 d  _# b2 q9）成品要求:浸凡立水

( X* y- W1 v: y4 ?  e4 ~5 K) E(3)、变压器参数：
: l; P$ m  d/ v  u# ?! m+ K) K# Z

（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

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4、性能测评：

/ k" \+ ?  u# {  u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：
9 A$ @. e$ G/ d  ~. N/ X  b
: Q# \8 E2 s1 _! B4 g! j8 i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。
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表1 、无负载待机功耗(无假负载):

4 P! l( S; _, }4 z( e$ \  L: b表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

2 a/ Q( R" I9 W- q' ^7 [& G表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

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5 k8 u5 |5 i: E3 k# k. P, y8 {表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：
" s4 P6 q5 u4 P
/ B% Z# s' A- o注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
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4.2.1、线性调整率和负载调整率：
9 e8 ^& ~9 P8 _
' y; b' @4 L' R2 h* M3 a- i表4 线性调整率和负载调整率:
, d+ O3 c) F- v1 F

$ t6 O) p: F* l% w% \) b4.2.2、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。

表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
+ d) R( q9 J: J
2 O" i% k' ^2 a- }

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

$ k' _+ k8 O# ]! `

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

6 V& [" n$ V2 y+ A4 T

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

' }- ~# S/ |- [$ P7 a  q% e- F$ n

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

4.3、保护功能：
. e! }' T- I1 V) H* C6 r
& ^& a% g- F, G* n, @. _) P以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4 ]2 g3 l. q3 ]6 X* a$ X) p5 I4.3.1、过流保护：

# ~( K$ y- ^  z/ Y4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

5、其它重要波形测试：

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
2 F: C3 K$ V( c1 T

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

" \$ l" t. k5 }  u1 }; F

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

% D% ?& t9 U8 W, |5 w- O

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

2 s# M3 W4 e' K, G0 }5 z6、EMI 评估测试

( S! i4 b) u( D# ]  z  Z! E' c0 f% ]测试条件：
' W1 h6 H( h  z$ M
输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
# s, G6 }' s" B* u8 p负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

& |0 O5 \3 B$ |8 J8 q8 g; F

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV