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 y4 R1 e7 w# I& y) l$ [
* B; Z8 ~9 N) q' O4 Q* q概述

. A) q  t' Q2 L4 e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。
- P" @$ y, r6 ~$ o) ?
5 m" E* Y, F0 Q1 n, ~: Q, p& d1、样机介绍：

* ]7 a. t6 h( L& M3 i" R& H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。

; g) s) d! {1 Q( E6 }

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

' R# \2 G  y7 ~% 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。

; z. [( r2 Y/ v- e: RCR5241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。
% \( a, U2 v* u5 Z2 T  w9 H# }
& L& M+ c; r. P: t$ Q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
5 c3 c0 n2 |6 y+ C) r
$ K& C1 R1 z% P# X3 T' H# U% G● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
, L9 Z8 ]% s' n* N
● 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；

$ f/ v, D% k0 ?* \( g, v9 F9 |● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

  T( E/ H9 O( B( ^) c● 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”

● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

& v. V1 q5 Y0 L1 a● 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。
' ]+ C' V/ p! [: ~6 Y
基本应用
" D4 J5 j0 `' [
0 A6 a# a8 N, R; p电源适配器

开放式电源

9 a+ r/ z0 K+ D8 E数码相机和摄像机电源

  _4 @" n* X3 y: Z! |电脑和服务器辅助电源
$ S# D; }# O9 R0 {
& S& _% b# x( j9 ^; T% x8 d机顶盒电源

掌上电脑电源

, A; P% ]3 l# C- g0 s  G引脚分布
" k8 c( z* x7 R6 t5 r. Y( P

8 W8 M! X2 n5 J  t* @8 r

1 X/ [1 O9 O; I. q, z8 @引脚描述
, T' |$ w) {, O) l/ F
( c/ X# m" |2 j$ f! G

典型应用

. p# P+ h; u; W
; f/ b3 S3 Z3 Y: @$ m  K' W

; x# t* b- [( m) S2 z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。
, l) V  N9 T9 R+ A4 [' x, k' G0 B. {
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。

2、样机特性：
, f1 _- J, C; s) g: C
7 A8 d" p6 y/ B0 Z, D) 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。

  Q5 q% w6 T* T* ?$ W9 A9 ^' }2.1、输入特性：

( y' T+ U  z* ~5 J6 S  J2.2、输出特性：
) j  g" m- `0 A+ f$ r1 v" |

! d$ a0 ^2 r, F$ ^2 P# o2.3、整机参数：
8 T4 d# A3 j2 _' ~- G% A

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

) x7 d0 t" o/ L* b1 M  ]
2.6、测试仪器
% Z' x, s9 |5 Y1 b9 S' r+ |' I1 N) L

3、样机结构信息：
% b9 \9 K' p0 U+ e- m* d
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。
4 Y3 a* T( ~" }7 B: L8 E
3.1、电路原理图及PCB 版图：
, {' R" B; H" H2 h. t$ |
6 K8 f4 b$ l; u1 y（1）原理图：

（2）PCB 版图：

# A4 V; l! p- A! i

$ |6 l) l- F9 m" g/ Z. @3.2、变压器绕制工艺：

' c* z) a, G) b9 L2 a- @1）电路示意图：

（2）规格参数：
2 R0 a! D1 _. ]/ o
( @! d; Z8 y2 r3 t9 ]3 ]9 R1 j1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
' A: H( I/ @; Z- U9 j4 ~* M1 h3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
5 f. @$ L, I+ c* B. F* u8 m4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
; o& h! p7 Y- H# L1 e  C6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
" i# I: K1 G. C; V( Q1 M5 p3 g3 C7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
" E* Y4 y( ~, M6 n; N8 T8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
/ E* o/ r0 b3 w. x% e' A9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：

/ q9 l- B* D: @/ U（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

! [6 o# y! |$ U1 f/ M; }7 n

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。
+ X/ l* O1 V9 t! y
( x  n: y9 y" C! O* |1 h3 G4.1、输入特性：

: \- _' u- U& D! W+ X  Q( ]( U! e. L$ A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。
: Y9 E4 c2 Z7 Q5 v4 S9 m
7 a% g. r( I' T1 }表1 、无负载待机功耗(无假负载):
2 H4 b& ^  N- D

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
! `* c) u! u+ G7 K8 O
6 g; f; U1 {8 p! C( @* j

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
* r6 O7 ?& L% Q' l
7 s1 o6 W7 {, {2 R" Q

' T+ |3 E' k( \1 R7 q$ m表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
: _, ^  E# o9 H) k1 U

9 Y4 Z9 R4 f- y4.2、输出特性：
: Z/ j- W" N' {) a0 v9 ]
* }0 C0 N% h% f- k, K3 v( j注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
( M' ]7 A6 [! N8 U
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
; i- m, z' q  Z8 D
表4 线性调整率和负载调整率:
' ?& ]2 u4 o0 G

. W- h% q4 u9 u% X; U4.2.2、输出电压纹波：
. Y' m1 i8 W# `/ s( t+ \) z9 E3 t
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。
. u- A0 B& z( w  X, ?8 x# V
2 l- B, S: w/ o9 l! E  u表5 电压纹波测试

# ]3 A3 d; U3 u7 e# Z3 U纹波噪声波形图：
8 K9 _! w2 `8 T

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

  n8 c3 j3 V' [' E) F

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

. h: a5 \0 R& r6 A

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

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

4.3、保护功能：

$ l6 D: ^7 m' W$ J以下涉及过流保护、短路保护的测试。
0 r. f9 c) ?3 O8 c6 z
4.3.1、过流保护：
) @$ ]7 S+ P" `% m2 i

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
/ j/ b9 w( G6 `' p

5、其它重要波形测试：
+ x6 `1 J) @" H! |
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
/ n3 p2 \8 C" m- J
4 b# T  T1 D5 ]! n

AC90/60Hz，100% Load

% \3 y& f$ @2 K% x2 H$ V% y

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

' H% B! B& ~- v" C% p7 K: ?" b

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

" a( K- |3 y, Z( n1 A  ~% J

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
8 l& }0 X+ {0 h* t/ B) y) F8 u
5 i% r0 U5 r' m1 V: B+ ?5 V测试条件：
# I, Q2 `2 c, X) p: n7 l: h5 @9 _
( ?8 Q( ~5 n( C) ?0 t) J输入：230VAC50Hz；
5 B# J7 l/ S* ]5 b输出电流：2.1A；
( M. b2 n5 V5 j- L* _2 P0 H- p8 J负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

. y- V9 C! N# y' l' h# @

传导L 线测试PK+AV

8 I; H8 z" c  Q0 Z

传导N 线测试PK+AV

; V2 R5 ^7 E; {  {7 t5 e

辐射测试PK+AV