改善EMI，满足六级能效！适配器都离不开的一款电源芯片

思睿达小妹妹

概述
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电源芯片被称为“电子设备的灵魂”，几乎决定了所有电子设备的综合性能，而本公司是专注于ADC、DAC、PoE和DC/DC 芯片级解决方案的高科技企业。今天给大家推荐一款本公司主推的CR5241电源芯片。
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1、样机介绍：
' b" r* b+ E5 G5 u3 @
8 C1 @9 p  r1 ~/ q8 D1 B1 W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。

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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241
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# _2 V/ K) ^: R! P6 t3 rCR5241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。

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。
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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。
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/ I/ f: c, M& {% nCR5241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。
芯片特性

. k* j; V6 Y' c9 l8 x' Z& p. o● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

6 j( v; S. Z* N, `. g2 \: D" q● 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；
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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

● 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”

$ N: u1 R, ]/ v$ C, ?0 A, ?● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
1 M& O7 P# A) z9 Y6 [
4 |6 J- h" n# i: Q" C* v% w● 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。

. ^- `, ]6 C5 C6 i; ~" O3 [( G! m基本应用
4 s7 j1 B7 a$ w! `9 O/ {4 S
电源适配器
! y0 w8 ]5 j/ J; o% H, a; T" h
开放式电源

4 R& n) U; h9 M数码相机和摄像机电源
) _* {) n: H! X! O& S' A
, I9 x+ h5 W# X8 P& R) v; j8 W/ |电脑和服务器辅助电源

% v$ I# N$ [1 v, L4 i机顶盒电源
: ?4 S0 e. S  p% n
. u. b4 H; t3 O# _5 k9 N$ H掌上电脑电源
' U5 S  I8 Z5 S8 p. H
! U, u: y" a4 |3 {( L引脚分布
, k, c, Q7 L0 `, G9 P5 Z: o3 ]

% r% Y7 g' F  W# y引脚描述

$ \: L& s8 z( y/ G: t1 R: P* s5 H典型应用

' v) j) I# e1 t" k* Y6 Y" I
3 ?" S4 f/ ~! D! j: A

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。
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3 i+ ]& L* ~3 R+ N: w( f$ l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。
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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。

2.1、输入特性：

7 u* _+ l7 C1 h+ b9 L* c/ U! ^2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

' h' \7 {. s9 E1 f' u2.4、保护功能测试：

9 J$ O4 m5 b. r+ }0 C3 e" z2.5、工作环境：
0 w% p- z" ]5 z$ `9 p/ D, ?' f, ~

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：
4 ]& {8 p( e( l; J3 }( O, m
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。

3.1、电路原理图及PCB 版图：
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（1）原理图：
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（2）PCB 版图：

# c9 v/ ^# C9 p0 S, [

3.2、变压器绕制工艺：

* [6 _* `8 L( A9 P5 z1）电路示意图：

1 W1 n9 g/ A$ f（2）规格参数：
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1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 a( j# H: }) G# Q3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
. m5 e% k1 X/ {% N7 X) _4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
' |6 ~2 O( H6 T4 s; z! w: |6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ o+ l- L, g7 ?4 q7 v2 K7）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 Q) A; o7 m, [' T) y: V) N9）成品要求:浸凡立水
1 \4 `" y! Q& a( X# X0 j' {
- {) r9 `  D/ M# Y(3)、变压器参数：

0 P$ l0 X. b) X（4）、变压器结构图：
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3.3、元器件清单：
8 \6 N% J, B9 t, q8 B2 }. D
+ E" `! D3 Q( u6 A2 s( _8 N) i

+ A  t6 X3 I- ^- g' p  @7 p4、性能测评：

  l& ^( W' S+ N" E1 M" Q  f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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9 w. k/ w2 S) ^- D. s/ t9 i- `: z4.1、输入特性：

1 C2 X* `5 c, l  F8 L9 R5 T( \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。
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表1 、无负载待机功耗(无假负载):
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) ?1 K0 b( V% D- u3 W% [

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
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! E+ u1 @: S- a  }- F  m% i% j5 B4 }

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

7 z- O" h9 G! U2 k9 v8 B. u, ^. @9 ?

) h, I3 I$ [& b. y4 d表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

6 l; ?( E8 l) ?: O4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
) e- l4 D2 f- r+ m' X# q7 h
. J# S1 p* D' c4.2.1、线性调整率和负载调整率：
3 {9 L. N- @8 E
$ @% ?& `- U. O- a% k* V! u- p表4 线性调整率和负载调整率:

! T# h! G3 V7 w9 |/ X2 Y1 u# ]. @: \4.2.2、输出电压纹波：

+ }: e- z, {+ ]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。

4 O. z, D  J. U: O" W1 R) S" }( p表5 电压纹波测试
  s$ ]$ {, C* [& H! D5 t* H

) e% k% B( c2 D$ i* w0 y' ]$ y纹波噪声波形图：
: e2 C5 n& n. }: F: E

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

$ J' N& N. g, j7 G

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

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

: A- ~% p& N) J- x7 J; G2 }

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。

6 x- P' j! I3 C% X4 N! X3 |* `4.3.1、过流保护：
- K' |* ?$ V3 ~

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

2 u# T" ~! Y; H" P. `& @7 v, e5、其它重要波形测试：

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

% ?7 u% {8 a! G# B  Y

AC90/60Hz，100% Load

  u5 X" R5 A6 V) J

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

5 p+ Q% U. A/ J' f

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

9 T6 l8 l* h+ P% U3 R9 d6、EMI 评估测试
3 Y' E" q1 X6 `  Y& A
* ^& m, M$ P5 K. j+ \测试条件：

输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
" {7 Y1 A" A5 R, A限值标准参考：EN55013、EN55022B
3 b6 T/ H! {  m/ N
8 R5 s6 ~* [! Z: p2 ?

传导L 线测试PK+AV

5 K& l- s3 O/ M1 Q

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV