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
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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。
1 t8 A, g! s1 w, G/ u- K7 h* P9 {

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

# \* l, H0 [" V( h4 I- NCR5241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。
4 L9 \: y% z# h) D
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。

芯片特性
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● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

9 ^  [" ~: y+ ^- T2 u" \! v● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
/ `* O5 O1 L4 }9 h! s' z: e
. \4 u# \) s) Y7 C4 |( d● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

0 q1 U9 P4 S9 B6 d) d- V. Q/ V● 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”
& p  u6 n# K5 ^+ h: H
" M8 J) D  ]3 {( ~2 K! \0 Q● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
, ~$ K  b" Z: U
● 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/ |; T* }) h* c; w基本应用
, s% g9 @7 o3 G# ?( u  N
● 电源适配器
/ Z, O5 g# @- P- W/ \7 w) j1 q● 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
● 掌上电脑电源
) G8 S" r/ k5 X; x) D0 Z+ R
引脚分布
5 e4 Z2 Z+ t( Z! O2 b/ q+ Y

引脚描述

典型应用

6 r7 _: B; {1 l, p$ a- f

+ h1 g3 n4 }- b, M$ 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。

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。

) _; A) B8 G) g  b; F02、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。
) N5 K% K+ A- }/ I1 g( ~
3 _+ N# |# ~- [3 O# `  A$ h2.1、输入特性：

2 k3 V9 U  A7 F2.2、输出特性：

5 l9 e1 Z: g5 l2.3、整机参数：
* S6 W* [5 A3 y9 @& [0 w4 ^6 K9 K

4 q9 U* a3 }! G2 G0 U- D2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
. w6 g* I: k' y$ ~* r# [6 B: x

3 N4 m8 p+ B( a* M) z$ d2.6、测试仪器
/ E9 N+ D. k) v2 @) Y

! E. A6 q9 E% E! A03、样机结构信息

! c9 r1 Q# N' x( f! 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。

. p- P! e* N- g+ S/ _$ E3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：
9 {( K2 q. P* i: ]" K2 }: D* H
8 @. A9 u# H3 n+ X5 ]- o$ R/ W

（2）PCB 版图：
' X, [; P" u  E# Q$ m

0 Z1 n) w0 K/ G2 w6 Y: s

9 I; n& r9 q2 }0 |

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
5 ~6 T' Z- |2 R1 d

（2）规格参数：
4 o& p9 T! E8 _1 M: U* u
; o* p1 m/ L4 E$ r7 [1）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
" [, S4 q9 Z) L3 m- L, p& ?' p4）次级: 三层绝缘线
3 s: ~' b, Y7 i3 X1 h! I4 B7 j5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
3 a& x" M- q  c/ d; h6）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）)
7 \+ n* h3 \$ S9 a0 R8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
. W$ ?5 D' n/ L+ [+ m9 g9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：
: m# A4 V0 K" J7 C

（4）、变压器结构图：
' c. g9 D" ]/ I- l

3.3、元器件清单：
# f0 P9 b/ @* C
. S; @! P( v. X! y

04、性能测评
, r# u0 o4 ?1 l9 q1 A# Q$ w
" c% N7 Q% O- Y8 t# g. g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。
, T7 h' B! U+ z8 ^: z/ {! v4 V7 G
" `0 `7 r) D/ f2 `  w; E* W5 W, T4.1、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。
/ ~6 m  I! b* `8 m5 X& |0 w
: W# @: L& i6 T# N4 x; |" j表1 、无负载待机功耗(无假负载):

8 @, H' G% g5 {) R
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

* \$ {% V8 F% ^2 s表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

  ]1 A: d# Z3 m
表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
! u  \% p# r  L  t5 R

4.2、输出特性：

: [1 `6 [9 u" p注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

7 ?( \% d1 Y) a* z0 \0 L# P- V) j4.2.1、线性调整率和负载调整率：
, A4 i0 H; `% A
. `( }7 A  d: P表4 线性调整率和负载调整率:
7 z* \1 s! u$ {5 ~$ o' Y

4.2.2、输出电压纹波：
) S+ D' L' }* e  B+ T
2 I+ {3 J+ R% x2 O1 Q4 Y9 `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。

# r# G: O. U# \8 @3 f表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
' Z- f+ H  M8 j$ _  X. o
. K/ i1 m. Z& A

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

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

; g5 M9 o% }4 Z+ }  n5 f

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

7 R+ }; _2 |+ `# x4 u" y4 Y( l

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

! l/ l+ ~+ I# ~- j4.3、保护功能：
$ }% \1 t) _, N0 J' v+ o( `
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' y& R8 t* \1 ]+ M4 }
4.3.1、过流保护：
+ }" y1 }& s5 v. ^

0 W0 Z' b% l: n+ Z
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
+ @$ N: v) l! k% f% q" u

% q9 v9 i' \0 `# U  O4 A5 F3 W05、其它重要波形测试

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
- D% Y- M0 e8 i3 j/ z: s1 ^
, o* ?/ F; G" ?$ l* B( H1 m

AC90/60Hz，100% Load

; b* B& M+ j% ~2 o/ O2 J5 S7 `

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

7 Y7 ^& ?  a0 V& G5 E6 v

AC264/50Hz，100% load

/ |2 @) I: v* W; j8 @$ I2 r

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

. ~% ~4 E! r& |: E: M

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

4 a* C8 z  U( _# I' O# _! v9 w06、EMI 评估测试
! e, }  n$ B, n6 j" H+ K+ G: I
测试条件：
( e% q3 p- c9 d5 o4 V; n8 e  ?
' O% Y8 P- m) i! \9 {输入：230VAC50Hz；
' N) c/ ^5 W! ^+ ]' E输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
, i9 k* f- a- k8 F$ ~
  g( r. v4 X$ `) u; \$ m5 d

传导L 线测试PK+AV

6 s: |3 C6 O/ g) ]

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV