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。
6 V0 B: K0 y* ^* I0 ?& L
, B* L- v: v. s) T1 h, u01、样机介绍

% Z8 {% K6 |( r# c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。
  z+ R' M! Q+ A& }2 y

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

5 r( r. g% \( f$ ?( p/ }  j& ]7 b关于CR5241
# n+ \! f+ x" E
5 |8 m* H# `. q6 V, b, q( mCR5241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。
) K+ _/ Y5 ]! l
5 C. l& p$ p9 a" [9 |* UCR5241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。
! }, n; _$ E- _
' q8 q. e+ d3 a7 F8 I3 V0 U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。
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+ s( Z7 r( [0 u; v/ r  i7 SCR5241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
  Z  h" R! H; |" q, B( z
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
! A: e8 y! ~/ D% H) T6 R
! a7 \! K* q0 A2 i* D  [● 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；

● 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；
. [8 E$ t2 B  |. o
● 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。

5 R( U, ?6 ?0 \8 X3 C- M/ l基本应用
( C' P( u; w! T8 s  d  L9 Y
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
# r% d$ r" Q$ Z/ f0 F4 k● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

/ W; z& d) M3 T3 ?- j9 s# R' t引脚分布
1 I. M% r, {& A2 A& r2 c5 X9 v
& W; G5 Z: P* J% T, j9 M

引脚描述

典型应用

) \7 P) W* U: m8 x: b7 B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。
$ C4 t% p; y2 e. w. g- H- \
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。

02、样机特性

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。
  z& a$ H4 \! \
2.1、输入特性：
+ |0 k; u) b4 E& ^& ]

2.2、输出特性：
: a5 x# Y+ {2 j; p. ^

7 H( K# Y3 ~" N  l/ D/ \2.3、整机参数：
- q2 ], o9 y2 b: B4 ]

2.4、保护功能测试：
1 X5 f% Z2 X/ `% g5 F7 L

+ _4 O5 w' k3 S2.5、工作环境：

1 I9 I. ]) r1 l% c7 s6 i2.6、测试仪器

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。
* {& _5 ^  @' K$ E
3.1、电路原理图及PCB 版图：
- a8 c0 i& t4 I' K/ w  b5 e: f
3 @- h  C# O6 a3 M8 g（1）原理图：

1 l3 I, Q" y4 F

（2）PCB 版图：
* D2 O  F6 G5 S& S! S' y# S- I+ o; R

* D- _( `) d: b( Q

7 Y5 q* G. J" x' y6 i

3.2、变压器绕制工艺：
  u% [% y3 e3 |: N6 C7 e7 q5 Q
1）电路示意图：
5 \% s# J! [$ t9 J& X. n  X4 }% I

（2）规格参数：

7 n: d) F+ i& r0 S1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）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
4 S# e3 g5 [4 v# R0 F5 t6）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）)
: ~+ g$ @  m7 I* @& i8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
2 [2 [: @1 `. E3 M9）成品要求:浸凡立水
" Y* l, L( m7 [+ |) s6 u/ N" H
9 ]5 e, N. i1 v/ @) ~% m3 U& y# v$ n(3)、变压器参数：

0 M  z+ s  g; i6 z7 E（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

04、性能测评

4 @& M2 m3 r* @+ F8 ~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。
; A  f! `5 t" F
4.1、输入特性：
+ b$ R4 M; w4 H" f3 r
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。

表1 、无负载待机功耗(无假负载):
% W0 T  W2 |# }# m% _  q2 U, f0 D4 U

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
$ l0 E- q6 Z( `3 c# Z' H# w, T9 E* }

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
8 _2 |( n0 w2 P; x3 x: q" n2 c

) S# [+ E% h9 H  F$ }
6 l' A& p# t" a: r: o1 X( Z4 N表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
( z6 N1 b% H1 ^( h+ q

4.2、输出特性：
) H1 k+ t+ r5 |2 g
& Y8 k) }* L4 @4 N- V注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

4.2.1、线性调整率和负载调整率：
9 h+ X& g; c6 e; D. i
1 C( E' S- t; T. L2 ?5 K1 z* P表4 线性调整率和负载调整率:
' Y6 |1 O% @# Y0 M  m+ a' @

4.2.2、输出电压纹波：
, r4 F* ]+ b& m. }* |
7 _3 u4 T8 q6 i, j, C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

纹波噪声波形图：

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

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

/ b6 |, P9 q" A5 s

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

- @* ~, x" e2 E7 z' f1 B% k- Z( G

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

' F( V7 k8 A$ k; U4.3、保护功能：
) R% ^9 V0 U& d
. @0 e3 e1 ~+ ]% r; M( b以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 I7 g. K' p' @& a/ ^$ B  |: N
4.3.1、过流保护：
& {5 u0 N, M) H6 ]) S- ]

. J( g3 l% ]8 L9 U8 k1 E+ @; H
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
, b3 N& z9 W8 W# `( l% c

, V5 k4 p- f$ R/ _% a5 p2 r( B05、其它重要波形测试
0 B9 Y" b- {+ _! l1 P) |$ {
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

! Z- W0 V" o+ _2 b  g

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

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

06、EMI 评估测试
! r: v  ?$ k8 j1 I" e1 C
测试条件：
! L, d3 C- b. l- c
输入：230VAC50Hz；
* F. ]/ t! O8 S8 \. t5 {7 L输出电流：2.1A；
1 @# j2 a1 J9 i8 `1 E4 v负载类型：电阻；
! i; g! ?7 ?( U: ~限值标准参考：EN55013、EN55022B

3 V, Z; Q9 a! u; i; y" w

传导L 线测试PK+AV

+ \0 t* k& v8 _8 D  }  y

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV