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

文章概述

( e* g* C1 l$ v! F5 |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。
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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。
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+ Z7 ?. H- g* e$ t5 p4 i* v1、样机介绍
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' s/ \" k$ P0 V0 u8 _! v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。
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CR5244_12V1A 工程样机示意图

CR5244 芯片

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。
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特性

7 s; X* I1 n! u● CR5244 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
( f& a/ r4 W4 {● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
- D+ x' v* [, d  `/ L$ ?● 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24AWG 1.5 米，四点平均效率：>84.0%，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；
$ X9 J. H3 D" A● 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。

基本应用

● 电源适配器
9 l: x" w3 B  [. Z+ e3 G8 X4 s2 O
● 开放式电源

0 d- G  [% a+ ~6 {● 数码相机和摄像机电源

9 s4 S; N( `/ r2 p9 F, |● 电脑和服务器辅助电源

● 机顶盒电源
% j% @' H: i0 P- Y! I
( B7 Z* H2 E$ ^9 U' _' x● 掌上电脑电源
: E$ ?, A: Z' G4 x
引脚分布
% a# X( j, z4 j1 z, c7 \
* {6 d* [; E: M/ i! e4 h  @' w/ @1 h

引脚描述
/ Y. A' ^! [7 F5 a+ z( D1 T  j2 ]
$ u9 S, w( C  D$ X# e

典型应用
) e. h8 W2 K* b, T: t

# U5 z/ q* S6 G$ u8 @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。
( |! X+ A$ m# k
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。
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2、样机特性
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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。
" L" S8 o0 M5 Y' o  x1 V* [4 G
2.1、输入特性：

6 f: Y# S4 `1 [3 l- `2.2、输出特性：
4 L5 ]: w+ V7 O0 @$ N( W/ e' O

2.3、整机参数：

3 }; {; _1 f" t; f* C- ]% m2.4、保护功能测试：
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2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

9 V+ g0 F2 ~& a9 N( ~1 V1 [' t7 |3、样机结构信息
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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。
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3.1、电路原理图及PCB 版图：

7 k1 W9 T. H3 P6 b1 v% i4 M（1）原理图：

（2）PCB 版图：

. N* b  N% U9 e

5 ^0 R- w- T7 W4 X& X: d! o

% I" p' P5 x! b- l0 ]3.2、变压器绕制工艺：
& O: P% z8 h8 g/ x
" l' r/ B5 i% g% R5 O' ?（1）电路示意图：
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. P. f& `$ y2 p8 c9 Y# G（2）规格参数：
" }$ k" I! K# q$ ^8 g& @  p6 T
8 G( [( O; {3 X* \! Q: k1 G1）骨架：EF20 卧式（10PIN）,Ae＝33.5mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ r# i+ ^, A6 S- H+ _* G3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
: A2 O+ ^* g! E6 ^( \1 V4）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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
* n7 f8 L* L. e/ o! n9）成品要求:浸凡立水
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（3）变压器参数：
0 e$ _/ R: \, b* J: A7 f, M: [5 g1 [

（4）变压器结构图：
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3.3、元器件清单：

: k( |6 Q$ w3 }/ l0 g4、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。
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% m4 ?+ g1 {6 c9 E4.1、输入特性：
2 C  j$ I) h7 I+ ]
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 X4 I+ P7 u$ ^+ F! d表1 、无负载待机功耗(无假负载):

0 s5 _- r6 T2 G4 I( f* B3 l表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
) q9 e  Y6 h4 B9 E7 I% _5 o; m

5 u3 C" U  }; ?9 f$ ^表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：

$ p2 g; @, g, P- Z: Q6 Q注：以下数据均为外接24AWG 1.5 米线测试；
3 |, L- h, b' A
) V: s6 c9 ]' b: C4.1.2 线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:
+ l' X+ m9 c2 N9 i* Z5 u, Q

4.2.2、输出电压纹波：

% Q/ w# _8 Y' m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。

表5 电压纹波测试
* w( u! N* r# x( ?! d$ y6 {; ^

; c6 `( _* ^& a# s/ u# J0 |7 ~0 X纹波噪声波形图：
) ]3 C1 ]  ]. d0 y4 _

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

* S7 o$ d& T; e) @- ?) r

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

4 o% H' C: ^" g

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

0 j' o/ D1 r( i9 F" @. h$ M' d

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

4.3、保护功能：
. P7 D1 C( Y6 j* Q7 ]) P; D
" u. R9 A  L8 ?+ I& H7 @以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：
  L0 U; t# Q+ x: W/ g

4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
* }- b3 T; k- O8 v8 B

! F8 x4 n7 _9 r6 q5、其它重要波形测试
' X% X1 L7 l( a+ `. L9 V  P
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

% P$ j1 ^8 e$ h- k, {& C

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

1 Y5 d) d; @$ l. e/ s; t0 j- z

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

- O2 f( H2 a8 J% c3 y" F6、EMI 评估测试
9 s7 l! f, }; _0 ]0 N) [
! w8 G) B0 p* }, \, O4 W: o5 L测试条件：

输入：230VAC 50Hz ；
输出电流：1A ；
负载类型：电阻；
1 |; [4 e8 G8 E限值标准参考：EN55013、EN55022B。

传导L 线测试PK+AV

1 |3 v+ M" [& S0 X1 m1 W% U3 f; _

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV