打造高效率低成本的12V1A电源适配器方案，这颗芯片至关重要

思睿达小妹妹

0 ^! x1 V2 |! z% }( m! l5 f, R
文章概述
0 q; m$ ]4 Q2 _7 _- O
0 x+ t( C. s6 e2 _: w本公司主推的CR5244是一款高性能的电流控制型PWM开关，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源，而且它可以完美替代XX2358。
/ c6 J* n! M% b$ e, G
8 |4 }$ K) A4 @5 v4 ^3 @: A6 j" Y. e& T9 Q本文，我们将介绍基于本公司主推的CR5244_12V1A 电源适配器解决方案。

1、样机介绍

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12W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5244。
3 H9 h7 h5 ?0 K( Q+ ?) R  \
% l0 `& s- O: [$ `9 |4 r2 H( n

CR5244_12V1A 工程样机示意图

CR5244 芯片
- \, }0 U, M5 d! }9 x  \
CR5244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。CR5244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。
2 S+ u, l3 b9 L) [! O" I
特性
& ?; h8 a* |9 g# B
& s4 f8 j+ I6 V, m6 }, t● CR5244 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
  V! s) \, h# J● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
& O8 F& C7 N' p1 r3 S3 i3 K● 全电压输入范围，待机功耗：< 100mW；
5 m0 N4 s; ^) n9 i+ K* `( Z● 输出接24AWG 1.5 米，四点平均效率：>84.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
  n; P. _+ F2 N● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
) c- J: `" A' x. [! B● 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。
7 s/ [) L, U. Q6 a* ?
' t: K$ u" ?8 q% i基本应用

% h* l3 c: M' y& ?8 T5 W● 电源适配器
/ L% ^: _  L7 }
9 w$ H9 B( B* H7 f* Z/ a● 开放式电源

6 H8 \" O% A) b2 Q. D$ @' |● 数码相机和摄像机电源
' G, j( x- {9 f, g+ H
● 电脑和服务器辅助电源

" {1 y5 T. X1 p7 f# t; w● 机顶盒电源
3 z6 h7 _0 j% Z3 N; m2 S
● 掌上电脑电源

引脚分布

引脚描述
0 ~& T8 B5 D6 P
9 c$ J% }9 x9 u/ D

7 U. l5 E2 w9 u- J5 L典型应用

* s* A2 J6 I' ?, J2 f  p9 ]

# M7 I7 A& k' ^/ T该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>84.0%，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。
/ V% l' l1 S& m. l5 h' T
样机的变压器，采用了EF20磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
" J% m7 A$ h7 v
2、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。

2.1、输入特性：
* n: T7 I1 h6 ?

! u; @, T, s8 H7 k) `0 ?2.2、输出特性：
' F7 ~, p) Y, ~% U8 c5 L& P

2.3、整机参数：
+ \" S& o! S5 x/ m- b! X8 ?

2.4、保护功能测试：
/ W1 S1 {# d  d  v- `% f+ q- q

2.5、工作环境：
4 D/ \) _# M2 a4 k

. C( W5 R; I$ }" h, }: u2.6、测试仪器
6 G# l1 o  D4 q8 T1 G; m

( G/ Y$ j" D- J( x3、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。

2 W0 q) R9 x8 h( p9 ?: w3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：
; N8 O% P4 t5 d  H) W1 m

（2）PCB 版图：

/ b# ]: V" l% Z7 r1 n9 Z/ a4 u

2 I6 G; P/ l" `' A- w7 L9 C  a. K

* Y. U9 g& {# b/ v

: \* o+ n8 ~' G& G3.2、变压器绕制工艺：

（1）电路示意图：
, D; I. _) `0 b2 }
+ a- O% p/ h6 u) t

5 l! I8 r( q( B, v8 d; C（2）规格参数：
! G2 w* n: x6 }! x8 A
) z* O+ U# V( [% f9 v6 X% N7 Y5 X  P1）骨架：EF20 卧式（10PIN）,Ae＝33.5mm²；
" g+ T/ ~. p- @6 T- ~, Y, T8 e: o2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
% |1 _' O0 O- {( w& t5 {) L) y0 p4）次级: 三层绝缘线
5 W" [& C# m8 P5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
2 N1 P* G1 y, p/ k4 \/ @  p, y) @6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
) `' q) |) M# w9 o0 A6 E; \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
1 f% y' ]+ D+ |/ V9 L: j/ w( w9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数：

( E" `2 f; K/ e（4）变压器结构图：
- X- N3 V( Z8 d. Q$ l9 I$ T$ K! S
; T$ g; J4 o7 U+ z% G6 j

' F1 Y" e' E# W- j: w3.3、元器件清单：

- @8 t& f6 i4 e4、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。

7 w8 }' [3 @, P( ^: U1 h4.1、输入特性：
8 T, w6 s2 K& s2 a" ~" @
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。

* a: X% O1 h5 l0 R- _( [; T8 R5 R表1 、无负载待机功耗(无假负载):

. V5 s+ k  O; a4 x3 N' `+ B( e表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
% P' {# |' |( u) h& Y3 ^, V

  P3 V6 A6 b. S: k表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:
- O/ e, b# @6 R1 D9 [

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
* R5 ^9 g. H! W  _. M7 O& O

4.2、输出特性：
% @& T, R: M% R, l+ ~: Q! p
注：以下数据均为外接24AWG 1.5 米线测试；
& I# ]7 q( `5 [' G
4.1.2 线性调整率和负载调整率：

- E5 ]! N6 X" p表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：
' Y& ?* h6 T- N4 W
注：纹波及噪音在24AWG/1.5M 线端测得，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。

$ j4 r" M4 _- K& J" E表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
9 @+ c% Y# O) g9 O! N+ a
2 B9 E6 Z  ]6 i& e4 ~* f

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

" g2 Q1 }  ~9 ^

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

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

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

3 ?# Z0 ]0 ^4 |1 @4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：
$ ^* ~% l- C5 c( d

4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A

1 y! w8 g0 _+ B2 S! ^# u9 D5、其它重要波形测试
) \2 Q& j' r6 L, Y4 u
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

: B" g" [" [* r

AC115/60Hz，100% load

. f/ X& E  X) O) C1 w

AC230/50Hz，100% load

3 T1 |7 U3 v/ l& O

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

' F' }0 d9 b( {& j4 @2 Q

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
, v4 o8 H  \% F  I
' X+ g# I0 |* t4 U1 D测试条件：
% W& F- a) E2 X1 E2 m
! H  v2 n! U- D( b8 F输入：230VAC 50Hz ；
输出电流：1A ；
% _0 g* B# Y0 t+ F9 h负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
4 c5 l, V$ w" t; {4 r! F  K3 f5 f" Y% K

传导L 线测试PK+AV

- a9 I7 C" e( @1 |

传导N 线测试PK+AV

9 G* r5 J8 _5 |

辐射测试PK+AV

2 O: r0 k+ t. w% L. L# {' X( z4 V