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

, x) o+ A# `4 d4 |) D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。
' U8 ^. g$ `$ K, t4 h
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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1、样机介绍
& h3 F3 J1 G) k; u" [3 L
8 E' j5 |/ a  N( ~( H$ L: E" h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

0 V. \6 J& i) J8 M" }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。

特性

1 ?+ ?! _- u1 ]7 \1 X● CR5244 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
" y5 w7 H% e) u; R, I- m. \! L9 ^● 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；
● 全电压输入范围，待机功耗：< 100mW；
( |7 b& I1 H' T) s● 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；
& ]& j& \* T' f$ K' }6 K4 Q6 t● 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。

. ^  o: H  p9 d8 {" J基本应用
! J, i: L; e" X1 ?: M2 e% [
9 z8 n  J& k' H. R( j! H● 电源适配器
# p( r$ p, b  p
4 I' a5 X& X  F; I, l2 _) f3 Q● 开放式电源

● 数码相机和摄像机电源

, Q) u  n9 e! Q8 ~- a● 电脑和服务器辅助电源
6 c" N+ ]% W0 ?  F) I# _: O1 ?
● 机顶盒电源

● 掌上电脑电源
( A% p9 p" l5 k, @' i
引脚分布
1 U' |4 F/ T: E4 s
- ?" H, l' {' |2 r4 m$ Z4 d( Y

4 o' c4 Q5 E5 P+ S1 y5 V引脚描述

典型应用
8 ~9 E4 U1 Y3 h: e5 y

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。
, X1 d0 }5 I3 c# V6 l2 M" D
; B9 q" q. `0 E- f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。

; f  I. D) F- t1 ]2、样机特性
& A) W( _: P  X) I/ b0 D
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。
1 `" B5 b. n3 n1 o' J2 N, i3 Y: I
2.1、输入特性：
$ r* r2 }, H- o/ h

% _  @* ~- O5 N6 M2.2、输出特性：
- y) ?7 i- U5 Y$ s5 W

+ Y* e: o: T2 @5 X2.3、整机参数：
2 p/ c* o& _: Y2 c# o8 @

2.4、保护功能测试：
) g4 G' G/ @6 s& ]& S* X

2.5、工作环境：
* [, C4 Y3 \3 Y3 |6 a/ T

" o) R0 a3 e2 @+ {2.6、测试仪器
+ {! ^: m  }+ N/ `) R% S1 `

$ C2 r. Y# `$ o( E3、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。
6 b9 g" M$ G" [5 }' r( P
3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：

（2）PCB 版图：
) A. T9 Y: H0 w, H
/ |% g/ ?2 B9 L' f

$ J" g) `) A' E" D; v

" {! }9 ?2 \$ n4 p% X3.2、变压器绕制工艺：

（1）电路示意图：

（2）规格参数：
0 i9 S2 ^! ~3 R& \8 D
5 C- B0 z2 S# ^3 r: o0 k) [4 u8 @1）骨架：EF20 卧式（10PIN）,Ae＝33.5mm²；
8 U- S& W1 a: s' d. r! R6 _3 o2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 h* t5 ~; V5 c' P6 t# G3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）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）；
& `3 ~, y  V( R1 {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
9）成品要求:浸凡立水
* h/ o7 q3 J( Q" z
2 m$ z# O6 q' i（3）变压器参数：
- _. e9 \" |  P) w

（4）变压器结构图：

3.3、元器件清单：

+ ]( R* B5 K! M% a4、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。
( s9 X0 D7 ^- c7 S7 T& p6 e( Y! u
4.1、输入特性：

2 G( [7 `; X; w) W# n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):
$ ^' `; ~/ k0 @$ Y

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
+ v7 }! U0 r  F6 `( Z

表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:
& |; |8 X/ R" S- ~1 j' q

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

! `) _* F1 G, n& C( Z4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接24AWG 1.5 米线测试；

4.1.2 线性调整率和负载调整率：
% b$ c$ w7 b2 M7 h. g
表4 线性调整率和负载调整率:
% x( N" k7 E3 P. p

' s, p$ w4 ?, `/ V6 H' l5 ]4.2.2、输出电压纹波：

0 W/ M# _2 A1 R9 r  a6 l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。

0 Z; X1 [* B( B6 k1 j4 p表5 电压纹波测试
' I( V' M4 v5 J/ i

纹波噪声波形图：
5 k3 s- c" V5 t6 ?! O+ T/ k# F
% i) @- q, T9 ]

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

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

0 H  N$ {2 l; \

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

* l+ T+ t0 C4 T. m' v- o4 i

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

4.3、保护功能：

' f! X3 r9 J# x* G/ U/ y! q! M以下涉及过流保护、短路保护的测试。
* t5 m/ |, b2 B0 x, K% w
$ G( z$ J" V- U- g* G4.3.1 过流保护：

+ r# n- U9 J3 y( c2 e2 E4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
3 E6 W# r: P0 q: O& _9 H+ S, m

5、其它重要波形测试
4 v0 _* ]1 m3 S
: ^, s+ P5 k+ q2 m# \1 x3 [, P6 sDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

& K( R4 A2 D9 n' @. y& R- ~

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6 ?  M" V7 O- X3 ]6、EMI 评估测试

测试条件：

输入：230VAC 50Hz ；
输出电流：1A ；
  x8 Q) r) A( K5 e6 P6 b9 J负载类型：电阻；
6 I! }% q7 r  r6 W# y限值标准参考：EN55013、EN55022B。
: S( A+ F$ N- [9 Y1 S# N; j
3 E- G  d$ l$ Y- ~2 ~, M/ F" R

传导L 线测试PK+AV

" Y6 Q$ o! o1 V$ n4 Z5 t

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV