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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: ]6 Q; U, k' P- l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
% `6 p2 P0 d  Y6 K  ~) f& `. J
  U$ q# Y: o4 z" S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

: g7 _& v  I* o. ?0 d$ r- l7 j1 z. u% ]关于CR5241
7 T) z+ b9 j0 ?9 [
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。
: t0 ~6 ]7 y) a) H4 A# y9 b
* {9 A0 U7 D' s+ h5 D1 ?& rCR5241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。

6 F2 ]3 D9 }1 O8 C  H  h6 |芯片特性

, E# R/ G1 o( D7 C) U9 h● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
+ a$ p: y* ^% s3 E! d
: F- y7 z% u+ H( }& A" a● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
8 D2 z+ ~- L% ~/ T5 [# h5 b
, M. U9 b0 k! u* D8 h, m* _● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

! b) g/ N& y* |( n" l● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
+ g( {0 d( c2 G- l
, k1 a$ i/ I7 E2 O( K9 m: W# S  N1 X3 s● 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”
: ~1 l% w& L  X5 q
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

, Q6 P8 e- b( r# Y● 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。

  J# c! e+ X) g; r8 ^基本应用

● 电源适配器
+ L: B& w* ^7 A. g9 G● 开放式电源
0 n8 }" i2 _) ?8 k● 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
3 W/ p7 O( V1 J8 d! T0 {● 掌上电脑电源
' J' ]  n$ ]2 f  S
& L$ }2 E) [7 I5 A引脚分布

引脚描述

典型应用
% z3 f5 J7 ^9 I  _0 W+ x

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。

/ V. a  e. |- b/ r* ^8 K. S02、样机特性

# w8 p9 W. F5 B- A! Q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：

4 t: `/ W* v9 F/ V0 l9 U7 e$ d0 d2.2、输出特性：
# E* p6 p* ?  S2 S) e

; _% {% q0 b; q% b+ Q# N1 V6 M2.3、整机参数：
0 v2 |$ f' `  G! _9 W

2.4、保护功能测试：
0 T6 W& v! @' o3 {1 L/ ~6 R8 V

4 w8 a: Y0 a6 h; p2.5、工作环境：
' z- M  P+ d7 }$ g

: g& o/ {4 k7 w* X+ I2.6、测试仪器
8 D# ?( v9 l. w+ V* C

03、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。
9 L" ]* O$ G  T- Y
3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

（2）PCB 版图：

' f* R* o+ ]2 P$ h' m( d9 v

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
4 u8 ]+ f" {, c
# C2 T& `  n5 k* c$ C

（2）规格参数：

& Y# c  O% h  K+ f1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
: {  k! f: N+ v* `* \2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
  R5 Q2 R% d) X: v2 `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）；
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）)
( i6 c: H' y/ k  }0 S' b8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
8 y2 L  S2 W" s' X* U9）成品要求:浸凡立水

+ n5 w' Q8 S. f( i(3)、变压器参数：
* ?8 U" U6 ~1 A9 N( X  r

" r& c+ w- j( j& s" t% d" W8 G（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

* m. Z5 y+ [( {0 O1 k04、性能测评
  O4 N7 V" L# j: ?
9 ^0 r; m4 N8 S& W* ?* J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：

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。
2 ?8 P( R) N* Z6 }, `+ v' w. p
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
3 Z/ e, J% K) h, G( U# O

7 D7 A  |, g" Z. n" D0 a表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
$ D* f! K) _; P/ M2 O

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
5 f& y  e: C* m. _

3 N; L- t. _  N% w" h1 I
$ p3 ]0 w0 U6 {# b9 b! _9 g8 J表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
- w( r+ b/ N" J' `3 {

4.2、输出特性：

7 ^3 Z. p+ z2 n4 a! ^注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
/ Z/ t6 G! S  {7 s! l8 t- o4 u
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：
  W; b! y3 {6 T2 w8 g2 o2 s
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。

表5 电压纹波测试

2 f) q' V1 a5 x6 u: [纹波噪声波形图：

7 Y5 a+ J; Y8 J- I* p0 c. \

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

# o, u" ~# j9 N) R' K. ^

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

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

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

$ W) j( c' T. m: \1 \2 T5 j8 Y4.3、保护功能：
; C& k% _6 W: ~8 t: E5 ]! y
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
5 z  X  U& U6 ]! Q* `6 k3 B7 ~

7 V# Y8 I. F, ~% q& e* |
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

9 G+ W- M- w; C. x, i05、其它重要波形测试

% B: b9 u& G2 x! [DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

( P& f, {1 |+ i

AC115/60Hz，100% load

% q8 r5 E6 F2 S4 t$ [/ l

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

0 k# ?( m$ V/ A+ a# x06、EMI 评估测试

! o9 \, v& m! L( q- o2 n测试条件：

* _, |' A; Z2 B9 Q/ w8 @输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
- k2 m) K( r  T+ {限值标准参考：EN55013、EN55022B

* Y& j  X" [# [% b, |- U

传导L 线测试PK+AV

3 b0 Y  J! f" R3 q

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV