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

9 r- L" U/ A& B* C: f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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1 L7 z* c) E5 w! m8 P' r: c01、样机介绍

+ o1 W9 A7 Q- g( N! [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

' y& V# F8 C0 X. f% ?关于CR5241
( J3 l9 b" Z) ]+ R! ?+ i
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。
- m' \/ \- H& O
/ ~. d3 G7 E4 l8 _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。

& S2 i6 k7 x- J3 O, tCR5241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。
& s: N! F& c  J8 z, I$ k
# O8 h/ S6 x, S6 L$ T芯片特性
/ x& }7 Z# J( u% q
. g" R$ l! F3 m● 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；

; Y: Z* m: }2 W. @% j0 C# C● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

* U2 g$ w$ g! `6 K2 Z7 `● 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；

● 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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  r# z& d7 n; J$ g/ ]  x% z基本应用

" c6 @* m$ W7 R+ `$ _' \: x● 电源适配器
2 y( X8 b7 g# \3 @$ H# H8 N! a● 开放式电源
● 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
5 |+ v8 x4 O& r; d! `( x) i: k9 Z* S● 掌上电脑电源

引脚分布

引脚描述

典型应用
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. }/ d# X) }% {* s

7 B% z! N+ m9 Y9 n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 L# x8 R0 S' k: N
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。
6 }' O+ M5 U1 K4 U+ r: f
7 C' w4 A4 u% I4 U" r0 M02、样机特性
+ E6 V% O; O, a5 K- [3 n8 L) @
  L+ B: @4 C( _2 \' p5 Z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。

" ^; {6 ], _! A% P2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

$ @! g" e4 f4 g7 h/ z- A  a8 t2.3、整机参数：
8 d9 T8 k% l5 p6 |

2.4、保护功能测试：
( ~  _; m! P. d5 i4 Q; ~5 x4 `: M* ^

" b# b$ W/ ~) ^( y& B( u2.5、工作环境：
6 A3 s& K7 n1 m  M  `5 s* U& A# z! Y

2.6、测试仪器
$ I8 c) S. {8 h2 e$ m4 O

: x! }/ Y7 `4 W4 t4 N  `3 Y8 `; q03、样机结构信息
- [. B3 S, k7 i' J+ B. I0 G' h
, C% M5 U5 D' R  r8 r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。
  r( J/ L  B4 }3 `
! d5 O9 Z1 [- h3.1、电路原理图及PCB 版图：
2 H) F& }" q  V% i- g$ X
3 R5 @* h2 `0 |+ @. K& W1 I（1）原理图：
) h6 [' U& U! [- i# @

（2）PCB 版图：
8 C8 [2 B' s0 ~* `8 w4 q
" z6 r& j4 M" n& e8 u/ @5 P- ?

6 B6 h% B( o9 y% V

  m" J: O( {: z) |+ q% o* z

& D. |; o/ t. s5 @. W0 j3.2、变压器绕制工艺：
2 f% M; A$ k6 Z
# I7 k) @/ y; z, z; h; h' `; u1）电路示意图：

+ m' r  M: E+ P1 p9 O0 N0 Z

（2）规格参数：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
7 k' H8 Q4 R, r& U  D- K2 ~3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
6 O8 z5 e3 Q0 {% X5 I$ R4）次级: 三层绝缘线
% J9 V: }3 w& ]; i( K# Y5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
# Y9 ?. {% {2 Y9 j1 [$ X6）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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
! h' a) m  j2 y' s9 q1 g% M! F9）成品要求:浸凡立水
3 {( n* u) W$ Y) m, U; N5 }
(3)、变压器参数：
3 O9 m$ [0 G- {' f

（4）、变压器结构图：
! y# M, @) G7 i$ w* r5 l; V( t

3.3、元器件清单：

8 e% g9 z, i6 u8 `7 F0 b7 P! a1 Y04、性能测评
  `" C* i5 t# D% j1 @- V- Q& y& 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。

4.1、输入特性：
& L) A9 W) V! V0 V) y' G- k! 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。
% S* }1 r' b  ~; h; B9 f
9 L; r& [. S3 Z2 M! c8 M0 t5 o! T# a表1 、无负载待机功耗(无假负载):

  h8 ?2 k& _1 b. m+ L7 H
: e( U# D) O: j: G! r6 S! k+ c表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
5 y+ |! L8 A4 m, P  c7 u- ^& p% E  `

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
, j; q& d9 U4 K/ L

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
& ]9 X; T+ Y7 G- U1 k& U, {0 n

; z$ v- v  s: D7 R6 J8 j6 P4.2、输出特性：
6 \2 K% m2 `& c/ k% c
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

1 D0 }6 G7 J+ S4.2.1、线性调整率和负载调整率：
) M9 @8 Y" J$ l- A/ i- f+ n4 C
4 D8 K2 |3 g/ O. _" n7 ^' ~& A- F表4 线性调整率和负载调整率:
/ I, r# {! c- H( Q4 h

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。
0 v. u% t+ j* b
* i4 Z6 g* l6 T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

' X9 T# A, A* z6 r6 q& f& g

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

1 Q4 o/ U: w' V/ o$ u

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

  Z, G) ]2 W2 _7 ^  {" P4.3、保护功能：
( V5 g. @9 J7 D; ?* w# E" F
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

' z$ D8 Z+ Q$ S
- m8 L$ p4 r( x# J" I4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

) @% I" g9 n& h7 G- r05、其它重要波形测试
- G0 n' D; O5 z
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

! e, F/ l$ f( N7 [& X7 Y8 m

AC115/60Hz，100% load

  D2 e% r6 k7 e7 q8 z% ^

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

# C5 g1 `. ^! o" e

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

06、EMI 评估测试

测试条件：
0 D/ o4 T: O6 j& p  m9 t4 j9 s0 ~
输入：230VAC50Hz；
- {* u3 F; t& u  |! O: p输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
" q6 h) E  K; J' B3 S# ?1 Z

传导L 线测试PK+AV

! {2 w$ i; P" [2 A  @1 O

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV