一步到位满足充电需求！安利你一份实用的10.5W充电器方案

思睿达小妹妹

本文所介绍的是基于本公司主推的CR5241 10.5W充电器方案。其中，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。
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01、样机介绍

" f6 Z8 e. u7 M% T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
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7 }8 j) U' m9 q) |' wCR5241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。
) w0 f  M8 @* o) n0 ~2 x
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。
8 W, M; V; @, i3 \3 M3 v3 ?
) |: m5 I9 U: g, A% t& }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。
& R' t! \6 U" J: ?4 c6 w
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。
8 i- F$ i- n  s0 |" d
2 c6 R1 u8 ^1 g* v* p3 l8 B芯片特性

& S4 D; `# Z: L# [● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

3 l2 J5 O# m. S, S* y$ T● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
" n+ x) a  v9 N1 e' P, x
, u0 Z* i  J' B8 G' |% ], o% l● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

  L) Q* Z4 X7 _# x! ^● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
# s- V. K6 C% _- {  z
! @; m# W5 K! W! \; {8 `; `! K$ U● 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；
, d  [2 U3 j( D$ O9 p' z( c; S* C
● 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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基本应用

● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
4 Z/ M. c, p4 J  }. \● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
# c, ]1 E8 `: w5 Y● 掌上电脑电源

引脚分布
) E; a/ _" s7 k8 K+ r% r) j
/ G' m3 e4 b' M2 }. n4 E+ x

引脚描述
. x" R/ q: s# j5 C& \7 x3 M
, k1 {0 I4 t, K

典型应用
# @2 U2 u& X+ K; N
2 r% P3 m7 x3 G$ k3 _

4 \0 S# B  E' i4 R& g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。
; y1 o: J& H% l; t
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。

. `' c9 T5 n' x1 J! f* m1 U* K( l02、样机特性
* S4 w/ j, s9 A& |, @
6 M6 k4 b/ i: J7 A# m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。
& K4 m% S" p8 o# t
2.1、输入特性：
2 q. C6 \3 y3 I  d3 q2 f

2.2、输出特性：
- J) F' I$ a+ F: X/ J1 _

: R, t: |, t- Z- x2.3、整机参数：
# o7 z* x8 g, g! j) Q- D

% }' q" q# t. `4 K5 X- L/ I2.4、保护功能测试：

, \; f8 h; X) ]2 E4 d2.5、工作环境：
+ h, Q- j2 T- v

  }, ~7 [/ u7 o2.6、测试仪器
$ f8 {; c9 f4 w

03、样机结构信息
# o$ r" l* ^" \3 s# p) p
5 ?3 e8 [: M# x$ |8 t  c" C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。

, ^! W; {$ ~7 X! g( y' _3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

（2）PCB 版图：
/ V: f5 b9 t1 r6 n: u
; G; y& ?% f& r4 d  Q. C9 m  R2 X( p

7 s1 g  t% s8 Z- i! I, Y* w4 p1 @

4 S4 v8 B% N! U" b' K+ u6 n3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
2 W) W% K; ^: x( a1 y' ^
. H- X6 F" Y: r

（2）规格参数：

8 x5 l1 p! `5 m& i8 X7 c, Z1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
1 C$ M7 D- q6 X' F2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
5 P) `/ c3 j1 T) i* _4）次级: 三层绝缘线
9 B$ ~3 B0 j# k; e) {: U# P5）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）)
/ K# r' f$ l' M6 P8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
5 x& I9 m) g) r" v  T9 R. u% U
(3)、变压器参数：
# T" g+ D* N" N7 W* G  u

; g6 t" q' t  {% f% S- }' q" ?（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
8 b* d: J, z) b- r3 ~- M$ V

04、性能测评

. Q: \% N1 y6 W0 ^# i+ S+ F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。

& ]9 y7 ~7 ~6 V6 g' \4.1、输入特性：
( I% K/ E" ?! |8 d2 Z9 S
( f6 P- e1 N  k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。

7 d7 x7 H: `3 H9 I5 O表1 、无负载待机功耗(无假负载):

1 M% n1 H0 a! @) D表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

( M( X+ y4 Q- M& P$ ~# o+ T
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
  N. N$ e/ z" `

/ s: g: k3 F# n( @
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

. y" C* v( ?/ W1 P6 T' D4.2、输出特性：

6 @% d# a9 E% }! A5 g% }注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
+ ]6 }- F: n  @6 @1 a+ S
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

8 {& P9 k1 s! s' O表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：

6 g, C' ]- V, t3 _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。

, Y' \0 d1 H! }5 l- m' q1 v表5 电压纹波测试

& i9 }8 G6 [6 `( Q6 S! H1 l9 y纹波噪声波形图：

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

/ d! y& @" f* }$ W+ m' k) {

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

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

" n- C4 B- j; J- w

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

4.3、保护功能：
* @9 A/ M  U- e
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
+ g2 U" D/ a) |$ q& j( E
4.3.1、过流保护：

0 n# c, @6 I3 L) U- _
0 i; i$ X& X$ C) `& m9 d4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

05、其它重要波形测试
) C% A) {! a& B! D3 X
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
- ]: y! \7 @/ X! M4 v, g

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

1 B  j! x% \7 _" ~$ h- @

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

+ J0 ^* s  @5 U: |$ \06、EMI 评估测试
+ `) G) \) \$ f5 l" r% H$ D
测试条件：

; N7 q9 y4 \3 g# i0 E  Y输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
8 a* J$ u  s$ Q9 m% K负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
* [0 \! m( O, g) e( E+ X
0 w! Y" c* A: m. `% N

传导L 线测试PK+AV

# {4 A+ ^1 v  c' {8 N' X

传导N 线测试PK+AV

! R% q0 T* J: f9 F/ }7 I

辐射测试PK+AV