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

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

2 p* P7 X1 ^% U4 M$ l* @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。
  a2 S7 B& f: R1 c" |2 t1 m- R  V" f

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

& r2 Q9 F9 z0 L0 W8 k3 ?: FCR5241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。
! F, t; a  Y4 E  O1 P+ }
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。
( P7 H2 H+ W+ `' O/ H
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。
" }1 W& M- ]- ]0 ^7 T( Y! R
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。

. |3 F- o( S2 A: _芯片特性

; r: A0 h$ }- H● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
7 q0 s3 F3 a9 C: `, W% `% ~- v! @
& ^4 r4 B8 {8 E● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
" o) n2 z. L' t5 q- S1 v8 a
3 ?+ }; ~# g& t● 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；
7 T* A4 k  n! v6 B. ~) M! \8 e
0 P4 w8 V# Z! H2 z+ G● 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”
9 i5 [. a1 p1 Y5 h, x
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

" \8 w  \* U2 F7 Y5 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。
3 k" ]& v6 {$ S" d' ?( K
9 R8 W, K6 M2 W$ R基本应用

● 电源适配器
( N0 W5 y7 }- J" o0 O8 u4 W% c● 开放式电源
$ V5 T8 b0 p$ q- Q5 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
/ x5 F$ f8 r6 c" o● 掌上电脑电源
' a) S* U( M& ]  X/ Z) G
2 t6 n* Z& `. O4 F7 |* z引脚分布

引脚描述

典型应用
- G. A) P* h" b
$ W" _' z) k3 u) q

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。

- Q: |6 U% H% H5 I8 z" E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。
% j0 C% p6 S8 {: d1 I- h/ e
/ |" t, L: [* {! O, }02、样机特性
3 }4 x. K7 F* B% `* R
  \  T* C$ V6 X+ @/ e8 F8 t% I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+ w( T2 M" l1 P3 O1 `* F9 S2.1、输入特性：

2 V8 t# V  ^1 `5 G/ N2.2、输出特性：
" x' _! z3 R6 X$ a4 T& ]

0 S4 w" L6 H$ [/ ?/ n2.3、整机参数：
/ w2 w. n" s. \

2.4、保护功能测试：
. i: J4 N7 c' A

4 U4 W8 z) M! H2 O3 r2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

9 Q: J( I6 T6 H" k# W/ ^  G03、样机结构信息
3 z: z0 y7 X. X
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。
& c- y& `# R7 _2 n0 t
: H+ P6 W* N2 m" @' y1 \5 n9 X: e3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

（2）PCB 版图：

! B; |3 E* Z; X$ w' z

' I. ]; x0 ?( Y! r+ C

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

（2）规格参数：
4 @- a" v5 \5 P. \
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
6 M' R8 x) e8 }' z5 A# J$ _2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
/ @9 y* L& h5 Z8 \0 d4）次级: 三层绝缘线
6 }2 h" o: E2 K5）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）)
$ |+ {7 L+ m( ?; z8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：

! `! C, @; v6 S" Q（4）、变压器结构图：
" ~8 Q$ ~$ Y" l9 r

3.3、元器件清单：

. z. ~5 x3 v! x9 B# R" E6 h# M, A. Z

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。

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。
9 E. {" h$ [8 d+ Y2 n. j& c
5 T/ Q+ }( S6 {3 i1 D: o) n# o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

, }8 q8 D, c6 s! V- X1 |: k
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
' D. _6 l/ F* e9 H0 |; c

2 L) c# G+ J2 J- t9 I表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

- W' D: d' b7 P4.2、输出特性：
+ K4 Y6 e9 c: p. w' n, o
: ]% y/ r4 _: o6 a注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
9 Y# ?3 x$ Z* ~1 `1 \7 [
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：
5 N. L2 M" v8 l/ N, L" w
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。
* Q1 @9 Q+ v' ?7 R* w& N1 V
, W6 z1 N( \  A表5 电压纹波测试

4 g9 w) t# Y* _1 a- f  U# U纹波噪声波形图：

. [5 l  D9 A$ Y3 L( v7 n

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

7 S$ N; X. j/ q! a5 X( L9 r' _

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

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

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

4.3、保护功能：
) o! G5 B% h6 g* m* m6 V
6 E0 b* [6 Y, P7 ^& ~& V以下涉及过流保护、短路保护的测试。

( E- W7 d6 _! }# _' {+ G/ z0 _4.3.1、过流保护：

3 e' y4 g/ Y, Y5 B& q4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

1 ], h& ^! L& c; t3 q05、其它重要波形测试
& z7 W2 i' W- k7 \6 y6 l( w2 b. N
0 w& C8 i' v/ J3 g: r; Q  O4 rDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
6 B4 X6 y+ t* b* Q9 F
- x/ ^, y/ Y1 P9 V9 i1 z6 Y

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

" e" u9 I( `8 d3 ^8 t" `5 L9 A

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

0 j1 X4 z& J5 }! f6 V06、EMI 评估测试

测试条件：
( c3 z, h  W6 ~6 r9 R* x
输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
) Z# p: D7 E* Z" ?  ]5 ]- @5 c7 b限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

6 ~  O  n& r1 u. Y/ H' J. W& @

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV