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

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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。

01、样机介绍

( X; O( n( a( }2 Q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。
+ m, ^. O( Y: ?6 _' N$ g; g* V

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。
( Q- t2 {# \8 T8 K
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。

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。
2 Z4 }6 l" C- K( ~$ c  e$ [
8 U, s* {3 w2 @" _9 B& J3 u6 Q芯片特性
7 e7 q7 X5 O1 B( f8 R1 J* }
" [5 {# w+ v7 p9 t$ x● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
+ \1 n; e' `" f- J: S' G
  ^9 T' O9 h9 n! n● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

( u* l# E, W3 c" u● 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；
- Z* ~- S1 B. t0 r9 t
) u' e! n7 C: q! I. }5 \; F● 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；
- A5 E5 w3 o9 g1 x1 [+ r1 g0 s
) f8 D' g6 ]0 C5 w* k● 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。
% C& A  [1 o; \. V# U: ]8 z% y" L
! x2 `! l  i4 {1 T' h基本应用
, A% o; c4 W3 y8 |  F! E* E
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
. j, e& t! Y  K' V0 F● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
0 H# O8 [# ^3 n, C9 w: H● 掌上电脑电源
5 J  }0 E# g& l$ C7 N- w3 c7 c$ f
引脚分布
( D5 L7 ~: A. {1 e

引脚描述
/ U+ `* h/ Z( v4 g7 T+ M/ Q. j$ ]

) N" k' v6 P" G; c  H典型应用
, A5 i  J9 @: _. E. R1 h; a

" C- J% z+ N% H$ `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。
" y) U  K8 w' G% T# u% \4 G
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。

* r2 E: ]& l$ B9 D02、样机特性

/ `5 m& f( z4 }# g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。

2.1、输入特性：

% v4 E3 L7 O- d# f3 f: A. a! ?5 \+ O3 D2.2、输出特性：
) X' ~& K! v, T, I) [3 f

1 _, \' g& I5 w, O0 R9 D1 |, I" y( L2.3、整机参数：

- p, `% w# G+ o# H- ?$ N2.4、保护功能测试：

6 e+ G' {, K6 q  r2.5、工作环境：
& F) Q; Z% i, d# |' ~& Z$ T5 }

2 i0 U+ `/ A$ f9 Y* b4 P& e2.6、测试仪器
, R2 I$ I+ T0 `3 ?" Z4 y3 o

03、样机结构信息
# V% G5 g# Y" M* Z% s
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。
0 g, c( f- {# |' t* R
3.1、电路原理图及PCB 版图：
3 T! J8 a. `  y  z; \! n
. P/ v6 }" S* A/ {: F  U（1）原理图：
& n% R; @( t- C  S0 @. A& r

（2）PCB 版图：
) d* `8 @7 H, j) D9 a) z# \
9 \/ ^5 o$ ?+ ?, v, Z  m

! y; T3 E9 K) B' N

9 R! a5 C6 {7 N' q6 C3.2、变压器绕制工艺：

+ U1 b% l4 e4 s1）电路示意图：

（2）规格参数：

( Q' L6 n9 O8 S1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
) J: R& A) `- P) I! y2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
+ O0 r$ E7 ?; `- R% [( D1 n* E6）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
9）成品要求:浸凡立水
' j+ V; R! v' o
(3)、变压器参数：
$ @7 C" S3 A3 B1 R" C
+ ?" s; ]) U9 ^5 w9 M% g; p

（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
# s4 x: \* P# m  n8 O
, n' r$ b2 S5 E$ S) E8 h0 n: ]

04、性能测评

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。

  L: z( K4 C6 b- T9 S9 N4.1、输入特性：
1 p4 O2 A- P) w9 x  |! Q+ D5 B3 I
9 S& }$ j2 M$ W& @- t, ^, X4 c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。

  \, S2 X, i  S4 w表1 、无负载待机功耗(无假负载):

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
- K' c, Y. n( ^- u/ V

7 D' m& k" i4 ~5 T. @4 i1 R
5 S8 R8 I/ w) G; d* n/ N表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

# l0 c0 A5 l0 N( R3 K
+ w( O4 _% a( ]表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
0 ~# b' A% ^! Z' o+ c

4.2、输出特性：
2 K: e) c* d+ V8 e8 Q4 X( s8 m' w
8 G" @1 M7 ~; P! f2 O) x1 x& z注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
( a2 ~" b& k  Y
- P9 E3 `$ H9 L8 q, e$ r7 y4.2.1、线性调整率和负载调整率：
9 S& ?, f, ^5 B4 [' c% F2 K9 ^
表4 线性调整率和负载调整率:
# Z: [, {( H2 L

4.2.2、输出电压纹波：

- m+ m% w. }* ?! i3 e$ j" m6 i2 _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。
! J/ S, V9 a+ S: f, l' B
0 `/ E4 N- d8 t  U表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
- q* J: Z9 I" U  O) W

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

  p* ^9 {0 y3 M! J4 Z4.3、保护功能：
: N8 J, q; C* O2 q0 d+ G7 V
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
5 P9 S4 `+ B9 w* S8 _6 |
4.3.1、过流保护：

& k/ o: Z$ i' O8 |: F6 G4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

05、其它重要波形测试

0 D+ a4 p+ D+ d: eDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
  M( G6 Y& D5 r7 R2 ]- W
" p' m7 U5 q# ]+ z

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

( ~% u+ e; k* z3 }( O

AC230/50Hz，100% load

! W, o+ ~* `: q; f

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

  A- C- j8 j7 G; E+ J

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

  K/ X0 C# E/ U) P06、EMI 评估测试
3 Y4 U* E& v$ ]; C5 S3 v
测试条件：
$ U3 M2 d; Z& b# `  e
输入：230VAC50Hz；
: N% Q3 p' g0 `% Q8 y6 X输出电流：2.1A；
- w( _2 f# |( r7 R! v# D6 b负载类型：电阻；
+ v- }- L' H1 f: k限值标准参考：EN55013、EN55022B
8 i. r9 ]1 g/ V# C$ U
% R' E2 B( z$ E3 Y

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV