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

! B0 y" ^  Q! I6 G* E概述
& E! T$ r) n0 h; F4 K, B8 n% R
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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3 [5 M8 D/ z$ S9 I. y2 k1、样机介绍：

+ n3 H; a1 z" ]( _: u/ 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

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。

$ m2 @8 g4 g9 O* b$ z/ WCR5241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。

; w: y. w, f2 v5 Q/ s8 hCR5241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
4 D3 Y  P4 Y: [- P, H
7 M( b3 I/ ?- ^7 a& @4 s$ M5 G# H: z● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

4 B" L& z) }/ |4 r● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
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● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

0 n. x3 K8 ~3 e+ H$ b% u● 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”
5 g+ p# A  B: X6 c% t1 D
' x  _$ {. `8 J* ?● 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

! u  z' d. Z  Z0 Y3 q电源适配器
) l1 w/ X: q; h" {! t# l/ n. w8 R
开放式电源
& C" o8 M+ X- G7 ^* S0 b1 o/ a- a
) M3 `+ b) F5 C0 F* h4 w1 K7 V数码相机和摄像机电源
4 g+ o; U* R1 A8 n2 ~3 ]
" j; n' Q  I  m) P电脑和服务器辅助电源
. y( x) H6 L, {$ Y1 B9 ~, D
, m# w9 V1 q: u" {" H& [" N$ p* {机顶盒电源
  C& n- \4 R7 K- H6 h/ K
$ ^$ g3 T2 M9 \1 x0 q, O" z掌上电脑电源
6 [7 D; ~. K. [9 T; V
引脚分布


- a" |! B3 _' F4 U4 J& ~

# w! ?% v- T! U7 M引脚描述

. ]0 h. f4 H  D+ }$ t& H$ j: {典型应用
; _# F% o: `; F2 \8 Q( B
2 z) l5 J  j1 N+ V. d& ~4 ]6 j! k

, G* B6 m. }1 B' g9 d* d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。

- y. U* I! ~$ p4 |0 S2、样机特性：
. j7 t& A* Z* Y: r2 O  O% R
4 G. l  m; M0 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。

. ^& A: E/ q! U1 c* b/ D; K* [9 k2.1、输入特性：
( V, v& r6 C7 }3 N' b* B0 x

8 u% u3 {. P7 y: e5 p6 z2.2、输出特性：
7 X1 q& ?# K+ g2 [' A1 N

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

3 }/ U6 ]! }) j$ D% M2.5、工作环境：
( n3 x! n' Z) M# {- N! O

3 A1 g9 x$ A6 g" s! O: N2.6、测试仪器

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。
/ u, @: r7 O! ~8 |, H# |
0 `# w6 q) A+ u4 d6 v; k3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

9 `/ y: W4 ^' U& m1 S" R) h

（2）PCB 版图：
) T8 f2 o7 K0 ?2 {% m
8 n# L; A) e6 U/ |6 k

# p- D8 i6 F& M. o4 z; x; A# J3.2、变压器绕制工艺：
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1）电路示意图：
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（2）规格参数：

; w# M0 Q0 \/ ?! @( x) [. y8 Q1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
# B# z/ M' Z; Y- o! }1 t5 Q7 Y2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
8 i0 e2 O: [/ r6 @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）；
  b6 J! P7 z* H+ }) i& y- B7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
; T0 j& g0 M5 Y, J9 j, E' t9）成品要求:浸凡立水
. F$ T7 Y8 h/ b4 m* @# @/ ]
(3)、变压器参数：

1 `6 }! i5 b* Q5 N0 o- J（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

4、性能测评：
6 m; a' M7 V' ~5 F3 D1 x
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：
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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):
' P4 Y/ u5 @' C& M+ H0 n

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

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& l5 S( l) k% e3 U5 C% |0 _表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
; r: n; m8 B) C
4 Q8 ?7 i  ?) T# C6 A! z

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

2 m1 }  m- ^. F1 T; _4.2、输出特性：

" ]1 q+ o$ K  B1 l$ S. ~  C8 B注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
2 W. D  n7 ~3 N8 K: P$ h
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

6 i/ b! m# X) Q& s表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、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。
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/ G# |( w1 _' h+ p7 q' F表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
1 l2 \2 Y& w( P# {6 r0 E: x
9 P+ T3 f9 j7 i0 o& ^3 q& D4 }% T9 J

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

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

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

3 {( v9 }( {- J

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。
, a+ k7 [" u5 |. g. V4 G
/ a& j4 H5 z. K& C: I4.3.1、过流保护：
. R9 A3 d  i- @/ A$ O# R

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：

( M+ E9 Y" u/ |8 j8 A9 ~DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
, ?& g- _! K+ B

AC90/60Hz，100% Load

9 t: B. [  V/ _8 [* ^; e; g. A

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

1 s& R8 J0 t! ~7 j

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

测试条件：

1 E, u3 o) `( ~8 [) L+ d$ Y& ~输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
4 o7 }7 G+ w8 v, p; g* E负载类型：电阻；
4 K8 i& S  i- r! I5 {. E; f. V# x, H限值标准参考：EN55013、EN55022B
2 f) B. U1 p% z5 J

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV