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

8 K3 s, Q4 p6 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。

  C. H, E) ]6 T5 q5 B1、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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5 j5 D3 d6 n5 |$ d9 I+ ?% }

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

+ v% A1 f* o# s$ L/ Y7 W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。

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。
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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

● 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；
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% v6 C+ j! v6 H9 o# r0 B2 A3 U● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
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● 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；

● 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
; a. w1 U/ B' {, P( U
开放式电源

数码相机和摄像机电源
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1 H9 P9 i3 H/ @5 ^! ]" j电脑和服务器辅助电源
( A7 C2 U3 K; X6 @" [) Z2 J. R
机顶盒电源
4 K: @2 ^+ Y" k3 B2 Y: E! u9 k  m
$ _) m2 {+ ^, N) M: C掌上电脑电源
' I  N, t! Q, I
引脚分布


  g' Y* [4 u+ V+ }

4 ?3 r# d- w. M0 M1 I7 I- V引脚描述

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典型应用
5 w3 A  R# L* A9 ]: M0 R1 T4 I' A
" T6 q8 U0 s. I

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。
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2、样机特性：

1 q0 o6 `+ ?9 P  {8 [1 P+ R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。
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2.1、输入特性：
. F. }& l# [. S" b( m- R* P: ?

0 W7 T0 E8 I1 P, d2 p2.2、输出特性：

2.3、整机参数：
; |# }& D2 O; K0 @5 ~! {: k

  p( I+ W7 p9 c& b2.4、保护功能测试：

5 f& a0 \; ]9 Q' s9 G2.5、工作环境：
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" J$ G4 N, t! G% N5 P5 V
2.6、测试仪器
, \. m: p; ?) g

& ^7 X% h% a1 A' Z" p* G9 V+ H3、样机结构信息：

# H0 s; X8 z& J0 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。

9 Z' X& N7 h( s4 J1 |6 P) j; V3.1、电路原理图及PCB 版图：
# c: m9 t+ ?- Q9 L
( L# a4 c- j6 m3 G  {/ v4 `( a（1）原理图：
3 a4 b  M; U6 s0 {7 J: j

（2）PCB 版图：

1 R4 F- Z/ w1 k( S

3.2、变压器绕制工艺：

$ I9 ~3 K' K" L9 y1）电路示意图：
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$ j  b5 c6 I( }1 a+ D4 ?# C

（2）规格参数：
5 u$ `; B% ~0 N
2 ]6 ?+ P: c2 c: D# _8 K1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 o1 ?" }) p6 R/ u' S' L, C3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
" j) v. N- M' B, \4 S3 ]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）；
. j# J  k9 a1 V9 G. H7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
) y9 l: {% m' j+ |: L8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：
' y; M' y* V) ]3 f

（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
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/ N2 [0 v: A% C2 b# j4、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。

3 V+ [, x6 y. ^5 ~0 u4.1、输入特性：
  i9 o  K8 f. {
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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! w2 [( X9 x- ?$ e, d9 H: @2 m表1 、无负载待机功耗(无假负载):

( M% V3 ]; q) n表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
9 C! L' Y  M# @+ F

) D- U" z( ]) S' ]- R表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

+ G9 {. K4 d  [( O表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

' N+ N: U4 \" Y; I, l4.2.1、线性调整率和负载调整率：

$ l3 I" K5 p2 g$ y/ h7 b+ P7 m表4 线性调整率和负载调整率:
% D) ]% ~- @# V) L! Y

' V5 Z6 v) u: ~0 K/ z4.2.2、输出电压纹波：

- C$ N" q' J( [* Q+ @9 {6 V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。

% Z: H+ x- M* j- _3 ^6 ~表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：

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

4 u2 X3 @5 c0 Q, k

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

' c, r8 D3 w* ~3 m

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

( h. [" i: M- D

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

4.3、保护功能：

9 w3 @# U0 V) |6 U以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" T$ A2 }+ }( X; {9 j3 K- A
- p9 [9 e- B( k0 K8 m9 ]- E* N4.3.1、过流保护：

' T3 ^) r6 a2 H0 _1 k% d4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

6 f8 Z2 Z9 r6 j" Y5、其它重要波形测试：
6 U7 I  x) ~% s: H) d- H( c& o
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

" ^5 [# U- y+ f) Y2 c2 q

AC90/60Hz，100% Load

2 a9 z/ g7 l9 d6 {3 ]( v: Y

AC115/60Hz，100% load

" D5 P% c/ W8 Q

AC230/50Hz，100% load

8 S/ \& |' O6 l, S6 M

AC264/50Hz，100% load

) ^1 Y( A) j( S* X. D' T. Z7 m

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

! h$ P: w0 b$ s( D; \* I6、EMI 评估测试

测试条件：

输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
* K/ T  M; _9 p7 P' @负载类型：电阻；
) D4 S/ n  C/ D3 F0 A# g限值标准参考：EN55013、EN55022B

5 `1 w7 d0 [7 l+ S, `

传导L 线测试PK+AV

6 p/ R+ w7 Q! S, S. I7 E

传导N 线测试PK+AV

- v$ p! t5 `( M9 j& b+ `

辐射测试PK+AV