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

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文章概述

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。

7 N  j( i- L8 e0 m5 `1、样机介绍
6 k2 M* r; X! t5 d& N' O
  P- b- a5 g' |6 }9 O. y7 j; y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 q+ L+ M/ z! P5 B( d
0 s1 @% o* ?  _  c8 P; K

+ `8 |1 l# |2 M9 Z

CR5244_12V1A 工程样机示意图

( \" i! m5 O% d; [+ I( V6 ?* NCR5244 芯片

. R! m& z+ @' I0 k. o9 S* _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。
! Q! K; }* V! P
特性
0 r( X. N6 ^" \: t
● CR5244 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
6 L0 z$ l/ R$ a' Q. Q● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
8 p6 @7 z5 Z6 K● 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；
/ N6 L$ K1 x7 R" ]( b' Q● 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；
● 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
  T9 r; y/ o4 A7 b$ S
● 电源适配器
& P+ J  C  ]; u) {& ]0 i$ [2 I, {' t
, N, i' _5 a3 x% _7 A* I5 s● 开放式电源
3 v1 T+ B2 I3 V$ A+ c
● 数码相机和摄像机电源
: X' x9 t* S4 T4 |+ m( v+ f' B& Z
, l) Y: I2 U/ s1 z) k* @● 电脑和服务器辅助电源
0 x% u8 p0 s3 @8 ]& }
● 机顶盒电源
3 R: V  L1 K/ p% e- ^+ h
● 掌上电脑电源
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引脚分布

! V! Z9 V/ ~0 ]9 d" g& {$ F1 W# T# B

引脚描述

典型应用
4 o# V) \+ y: X% r6 u

' \# m" _* D% a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。

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。

  U' G4 Z' L7 g# l" c! V2、样机特性

2 j' [( i1 P1 b' b  j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。

! g2 x2 e. w8 p2.1、输入特性：

8 ]) e+ G; ?: H, q' M  _% G1 P8 w2.2、输出特性：
. x6 I; m0 J7 O' \% o$ N/ g

2.3、整机参数：
6 j: F# Z) z& |8 a2 ?6 W  ~

2.4、保护功能测试：
4 T+ Q% A& A+ s( G7 |( N- ^6 v

2.5、工作环境：
: X- l5 g+ f' p; G6 \; [

2.6、测试仪器

! j9 y7 `9 h5 M# x, _; z3、样机结构信息

( P9 E/ ?0 x# u, J( \7 [) y3 X, r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。

6 M4 V1 R+ O+ c% N: _- w" K3.1、电路原理图及PCB 版图：
; B5 e5 ]. w& N) |+ k
（1）原理图：
; ^! X7 {/ R  v( U

（2）PCB 版图：
0 F8 g( X5 D1 f7 T7 a

- e$ D- H6 m, Y  t- g3 L/ ?

! `0 h5 ^0 e7 O4 T  E( J! L, o, P$ t! k+ F

% d% }( D5 Q; o$ X3.2、变压器绕制工艺：
' P. @" m, o, i* p/ g# \3 N# Y& D. x
（1）电路示意图：

（2）规格参数：
# J# e+ f' z3 l
1）骨架：EF20 卧式（10PIN）,Ae＝33.5mm²；
4 y) E; r4 h4 `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
0 D: t# q# {9 R! m& V. i2 J5）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）；
$ ]- F% ]8 h7 Y6 |! H, e/ g7）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
9）成品要求:浸凡立水

8 K- ?, h# x3 v9 r0 j7 G5 }（3）变压器参数：

（4）变压器结构图：

/ s5 V* y" [$ t7 }+ [7 o3.3、元器件清单：
8 X1 Z4 g- u- n( m' O1 |

4、性能测评
0 O' q$ G2 f5 V  B
, {6 p( N. E2 w3 |8 s' {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：
/ M9 X: D" i& v( O1 k% ~/ J% p
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):
' u  f( Y* q  T2 @# S

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

* ?* T3 G% K% [5 f# m' Y表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:

. t1 T8 X8 ~5 I/ h- ?0 v& N表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接24AWG 1.5 米线测试；
7 ~0 e  g. b/ G) L; m
4.1.2 线性调整率和负载调整率：
0 G+ u; D! Z9 {" [! _; T
表4 线性调整率和负载调整率:
& b' Y- o. i. Q" ]0 {

6 m/ N* A6 X+ F* y& J1 H4.2.2、输出电压纹波：
: Q- k/ c) s! i& ~/ ~7 U& F
6 a0 l1 K! w1 t3 c2 z4 X  i6 y8 S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

) f$ S/ [0 z9 w9 g4 x' E" O: i纹波噪声波形图：

6 N8 h( A& s3 r6 }6 T: m* K  B( \

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

5 a. ]; a/ [9 o  c0 G0 l- J: g5 g

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

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

+ c( d+ D/ o6 v. k9 p  x9 G) H

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
% r2 C6 E9 [3 S+ O' ?7 w3 D
4.3.1 过流保护：
) [: ?  b$ ^/ W

4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A

- z0 _# t2 Z4 k4 T# l' N5、其它重要波形测试

1 v: R- x; v0 ~1 M2 BDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
" Z/ L. C/ G9 L% R% P6 b0 o$ X

AC90/60Hz，100% Load

" w, u; {4 L7 R/ M8 k

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

* W. |' w0 ~- G$ h7 C$ F! R

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

2 P. x5 a9 [8 D, e5 t7 K6、EMI 评估测试
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测试条件：
0 W7 L" J% ?9 k" Y
8 c# U! M  U. I2 u输入：230VAC 50Hz ；
: L; l: }$ M) [4 L, H输出电流：1A ；
7 {+ v4 n+ n2 I" G0 Y负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。

. V# r% G3 J. k- e! ?; w

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

5 ^+ v. {) n# C1 d4 l

辐射测试PK+AV