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

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。
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" o( H7 T3 W' ?. W  e1、样机介绍：

7 [! J$ h. J# b2 l5 x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

关于CR5241
  N' o) m; X' M5 U. P
) t7 g4 K6 P- Q# e2 a, A! hCR5241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。

! h* ~; `+ g! q4 h: E- XCR5241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。
, y+ P1 @/ `# K# P芯片特性

- w9 u' ]. _6 x2 ~● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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) {- W3 A& Y1 i$ p1 ]● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
' ^% E# @( m' x
● 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；
* U5 Q$ O5 ~0 E# ^, w! F& S# 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”
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
- U; B0 Q5 F! s+ V" S. e7 J
2 k) g: L4 |9 s, h. l" X' H3 m● 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。
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" x& T3 S% C+ G% @, z2 q" a基本应用

电源适配器

开放式电源

8 h2 ~6 p2 p- T' k! I' L数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源

机顶盒电源
+ ^+ p1 w; S2 ^5 y
掌上电脑电源

7 {  A& s9 J0 Z: `引脚分布

3 l3 W/ Z: q; W+ x+ d9 N
. _- z/ }; C/ _, W: P( j& e. V3 i

' g* l. e8 }+ c5 L引脚描述
% F! Z5 V) g# s7 m1 ?8 u. `

0 X6 t0 F# g" B8 i4 f( Y! f! ^) C典型应用


7 I6 [; I' [  q; f5 q( t7 ]

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。

* T0 j1 M0 B3 c7 m8 I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。
9 @% F$ ~5 \: F. n
2、样机特性：
" k  u% z; j& S. Y3 b! w- X5 k
# x3 G2 d3 I7 t; B- G- s8 N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。
) g9 P0 l& A/ u8 a( K0 F6 c
2.1、输入特性：

2.2、输出特性：
% ^0 v7 i4 j" y# s1 L

2.3、整机参数：
. A. p9 [# Q  g4 `

$ X8 K  X6 R3 t2.4、保护功能测试：
3 U: g' M4 W: y* o* ~2 f

2.5、工作环境：
- y( P1 d# ?: |3 `

+ y% O, b; m6 e2.6、测试仪器

9 ~* e7 I; Y$ }6 ^9 X3、样机结构信息：
+ b7 g0 q5 D* E* K) `( \$ V3 Q$ P
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。
7 p1 Z2 }6 G1 v+ V( _' i8 K
3.1、电路原理图及PCB 版图：
( b0 O3 l3 [* L! c7 c7 `
（1）原理图：
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（2）PCB 版图：
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1 v/ {: f# x9 b3 U, W

. O7 e) s& r: S: w) n. w0 S0 p. B3.2、变压器绕制工艺：
% b. v$ F, k! I- Q5 Q  Z
/ D% t* C, U# o+ O: h, @1）电路示意图：
, D! H* l8 `( k9 I/ C
4 b' \0 a' @7 N8 r8 j9 @! L2 n

（2）规格参数：
6 v, w( V% M. g9 L2 p4 q1 m- Q- N" ?
8 O" ?/ d1 M. z9 P! o6 q# Y1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 [1 R# O- e" X3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
: ?9 @5 x; E% X, d0 E, R$ E5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
  G$ p- F# m" @0 k8 r( n: y6）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）)
* V; P- d, ]' ]7 a1 v# W2 y( F5 k8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
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(3)、变压器参数：
% @  {. `$ k( O

& R" J9 k4 a4 y. D  p. n" ?1 r$ q（4）、变压器结构图：
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3.3、元器件清单：
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; ^) h. i5 C( a! G' J" W4、性能测评：
5 p  B& H* H8 O3 K5 i2 [7 E3 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。
6 |& V; w/ C. F' m
  V# @% J* ]8 ^! b9 {0 B! {4.1、输入特性：
0 Y* a4 o4 D. y: Z( ]. ?
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):
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表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
, u4 U4 s8 {2 o) _( ^, o1 T# Z& e7 H% B

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
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9 L! q" Z' I8 |表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：
& a3 d6 ]; M% ?' v# u
; ~7 l& y4 m3 q4 `注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
' B" @6 Q. \, C1 H) `. }
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
. t! Y# D+ [9 G& t5 |3 T3 X
表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：

2 W7 o. o; K. L- H. |6 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。
' G8 [$ z5 _& {+ w
表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：

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

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

) F( H  T0 u4 ]  y+ _2 v" I

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

3 v; n4 {# ~9 z4 z' w

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

3 B. f- s/ ^0 G4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

7 f) o" Z: P( U; _6 d, V3 ?5、其它重要波形测试：
/ u0 _: r! |7 E3 C8 e, x
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
, g. r& k& M/ _% ~. F! i2 t
% P7 {. x/ q5 u: U: Z

AC90/60Hz，100% Load

9 i( f; K  R0 h1 B! |* W

AC115/60Hz，100% load

/ q/ ^, R/ Y! L+ j& e

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
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) W/ L7 Z' f5 \) C$ Z测试条件：

3 V: s; _% v0 y输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
. H% N1 |% ^" _" f负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
! U/ L9 B0 ]5 r+ G( G; X& a
  F4 N% V  o. Q

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

; ]. \. Z8 n' L$ G& B

辐射测试PK+AV