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

概述
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0 ?# \1 d% A; y' m' q% r7 k7 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。

- @' Y' C8 H6 @1、样机介绍：
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" S( c/ ~# _; C/ ]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

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。

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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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
( C9 j9 t* w. x9 @$ o# G
' [+ w5 f+ y; C; w8 G  ]) _● 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；
1 A/ _& G3 `" h' l+ ^  A
● 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；

● 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”

2 d' `5 g7 x# R8 @● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

4 g( d# h  @3 x● 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。
  z. c  Q" Q" _2 b  L
# ]! t9 k! X5 l7 a( W3 {) {6 O5 Y基本应用

电源适配器
  r# `3 a( \4 c! i0 h
, ]! A7 c; H+ N+ X: E开放式电源

数码相机和摄像机电源
& W+ S1 M! o$ V9 A2 p0 e! G& J
- q* [. C/ W2 j电脑和服务器辅助电源
$ k3 g: h3 N( t/ F4 J
机顶盒电源

掌上电脑电源
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5 _1 V7 |: `7 f+ L* L引脚分布

' H/ c, D% u, p

  R5 L6 ~" j! W: u( ?8 n8 \' A引脚描述
+ V9 Q0 T' e, ]0 O! _0 U) o

典型应用
6 F+ T7 a. a# n- T% O5 T
* V% W5 |" q1 L9 ~! S1 k
# ~. H/ P2 S1 F

* K3 F/ \7 ^/ y9 e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。

7 l2 y0 w0 u# @( e0 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：
5 T5 @' }4 q  i
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：

2.2、输出特性：
" \) r5 H) ?2 _% N! O% g* H/ o

: l0 ]3 C5 a5 A. j  S2.3、整机参数：
9 C- b8 w: E" B% _: Z4 c( l

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

; N, C3 D: F- Q9 n0 p4 m# d- f2.6、测试仪器
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0 T, _9 F. _' b4 L; S8 `3、样机结构信息：

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。
8 ]! n& M- j+ P( {% l/ ]
5 [1 [8 h# a" }; v3.1、电路原理图及PCB 版图：

" _' f" W4 C( J2 T! B# H& |% Z（1）原理图：
7 G& a( a" {- I9 |+ c
: j$ ?5 `3 t+ T! X

（2）PCB 版图：
. Y! F& Z2 {- g/ o

3.2、变压器绕制工艺：
2 X9 @' R* z. J/ t  L# V
& x) k8 E! u8 t6 ]) Y1）电路示意图：
& s( n3 y- b# g6 C3 o
" f' Y; ]/ A+ O

（2）规格参数：

' Y6 W3 U; X. v- j3 S% E1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
4 I  i+ N: S* i! z/ N; y2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ D+ x' z7 w3 H6 L3 w5 r( m3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
  M4 `% u9 c7 V6 V+ Q+ r4）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）；
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）)
, E. o) H. N1 O; _7 n8）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：

5 S' V. z0 V1 h; n1 ^9 `（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
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4、性能测评：
2 d5 V! |( T/ B% l6 ~& ?1 L' ]
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 E/ |9 q# `5 L1 p' m: }3 l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。

" ^/ z3 O" }5 V+ m7 d6 r% r! Z  N( [表1 、无负载待机功耗(无假负载):
9 J. x6 s# e- [2 e  r+ v

  P1 q/ [: e8 F7 `8 M+ R0 }" J& i表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
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& Q9 W$ U0 F0 x! k7 H3 H# h7 }表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
8 D- e1 w- ^# D/ j6 X- Y; ^

$ D: {$ }/ g: Y1 ~0 ]表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

0 K- G* q- }) `0 t

4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
  w, q; }- Z  d& r+ a( l9 r3 W* r% S
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
! b, Y  b: T9 K6 z- Q3 V. h
表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：

6 B' ~1 j! G! `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。
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+ j) s$ J5 J/ Z) F  \7 L( _1 I2 ]表5 电压纹波测试

7 `) f5 |; U* P8 x0 W8 o纹波噪声波形图：

2 |1 u1 N, ^4 Z. n7 {

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

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

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

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

4.3、保护功能：

+ `3 n' H: l- d6 b( ?+ k以下涉及过流保护、短路保护的测试。

! U+ I) _5 b0 X$ n- R. V% |4.3.1、过流保护：
& Y" B: j- y5 g3 n0 N+ Y

. L" g6 h) x" }4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

5、其它重要波形测试：
# R) w& o% i, Y! }) w3 l4 \
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
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" B3 k% K6 U0 w) c9 b, X- ?+ M

AC90/60Hz，100% Load

( B6 t! d$ A. Z# o& u9 B5 k" z( v

AC115/60Hz，100% load

* l% a! b9 H* ]+ p3 u! j) f0 W

AC230/50Hz，100% load

8 D& D8 }: V/ r2 f

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
" o5 t, b3 j$ z! ?- W7 R
+ j( U6 F" i9 |& `$ g  F测试条件：

输入：230VAC50Hz；
( [/ g" L0 R9 l9 b8 O输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
1 }8 \) |) |2 {9 r1 W0 z
0 s  Q9 L3 h1 a

传导L 线测试PK+AV

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传导N 线测试PK+AV

+ J( J- F, _% {8 }

辐射测试PK+AV