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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  M8 x) V0 H& b- ]- ~) r5 y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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3 z9 V' D3 w8 V- }+ x. q1、样机介绍：

- w6 |* g& S! w$ k2 B2 A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。
5 @. g3 w& H; c) Y- K- w
& r5 v/ h2 t3 @8 Y% [8 E6 q

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

( j% ^* t6 ^1 D- Y1 y关于CR5241

- m/ ?1 g) J5 a+ ^CR5241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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  l; I- I. @1 [  y) {6 a1 E1 t! M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。
4 V% Q+ ]: V) X
CR5241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。
7 Y" L& ]2 x; P8 ]  I! k芯片特性
! S2 W' a. a# j7 j  ^8 b) f
' p/ Z# h4 ^( i$ V; O● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
( S+ {2 s8 [& W& P1 Y9 i$ R7 p% X
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
' V& A, h  G5 T) ^3 Q+ @- {
4 q0 u8 d) |6 P& {6 H● 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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6 O4 y2 o6 h$ q0 Q, K% @% ^2 ^● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
+ V9 s  k" h" Q& m/ {- s2 F
● 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”

, k* x0 M* N$ l- p$ E; L4 P● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
  d: o5 F. P2 E
) k  N: F9 ^4 z7 z2 J8 s3 {● 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。
8 l0 I8 e) s; j1 E- r6 U
! V2 X2 P  Q4 o; `基本应用

4 T/ a1 f# c/ O' Y5 a0 V电源适配器

7 v. C& x- ^: Z) n0 r" W0 Y, W开放式电源

3 M. N  K  G* y  `1 f数码相机和摄像机电源

' P: E' ^: Q& J  U电脑和服务器辅助电源
1 @( |8 k$ e' V; i
机顶盒电源

掌上电脑电源

( h, o6 u. ?# {  R4 f引脚分布


* r2 O* R# ?  u+ ^! B; ]

9 g2 ^+ a! j' z' ?9 B) A' x( |* U9 l引脚描述

7 z- a4 ]& x5 h% m

6 V3 v' S/ I/ V8 j典型应用


& X3 g% t7 j# U  ]( x  [

$ t  a' I: ]' n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。

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。
! e' h/ a2 q. i4 Q1 u
  O) h& Z9 v: y* r  F( r3 W2、样机特性：
. J: G; V6 ^; a, Y
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。

+ E* G( H# [. x0 H2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

( @! @9 h5 `. y* }2.3、整机参数：
0 Q! k' Q& s! K9 U

2.4、保护功能测试：

# a1 |3 q) l/ @$ M7 _1 L  ]2.5、工作环境：
7 ?; v& J9 Y. R/ V% \; Z% ?( f1 K

, P) o$ D6 R! @
! d# i2 U- f! b- X0 ~- F* _2.6、测试仪器

% r+ P! D' j4 N1 R3、样机结构信息：
: p' O( o) p. u7 n1 X  F9 a- B
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：

（1）原理图：
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* M0 x; Z, B& c

（2）PCB 版图：
1 P( v: K) E- d  ^" o9 w* r9 T( d

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

9 v/ ~% I' |7 w5 t: M) z  p

3 I: y% F. Y- \' s! V3 k9 M（2）规格参数：
7 Z/ v; s; p" y
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
* g: ]+ d2 P1 P) Y5 w3 o. H& u2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
* u. J: _- a7 C$ g4）次级: 三层绝缘线
9 [2 i; z3 V! W" u- m: R3 D2 k5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
8 q& u/ z  R- {* V- \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
) j2 F( D7 H8 {$ N# h" y9）成品要求:浸凡立水

! h( _8 @3 E' ?(3)、变压器参数：
  Y4 F* C- s' @2 a6 Z  Q

（4）、变压器结构图：
1 O! a$ Q$ E5 O! d( f( Y3 Q

3.3、元器件清单：

! i1 @, c. e, Q8 r1 ^. w" 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。

4.1、输入特性：
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4 f1 C/ ]) l% c' M8 b4 n( N- T" N2 X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。
2 A! X: Z% a* Q9 z
* V0 C( O# |. t2 ], z表1 、无负载待机功耗(无假负载):
; X7 ~" ^; [' f! x

& H( N" r2 y( m" U5 E表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
& F9 U! t! h  s! P& s# I
$ N8 ]+ J1 V3 m' ]) k

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
1 f% `( ~& K) u0 b

& F$ b  w1 m$ Q; R  ^' {. j表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：

: s: _( [% V! ]. |, a4 `9 X5 v' i0 A注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
( E$ Z. f/ o5 ]) K$ Y
/ s4 W1 q3 X4 ^4.2.1、线性调整率和负载调整率：
# v+ ~, ?$ C) F3 R/ N: P2 F
表4 线性调整率和负载调整率:
0 R( _. v0 z8 t% }

5 y' o) I  K6 I! s, n4.2.2、输出电压纹波：

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。
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2 r; s  c; i. i6 I% Q! O! J2 w2 w8 I表5 电压纹波测试
0 D) P" o" b3 |9 L  X. u

' F: _1 m1 W" h# A  O纹波噪声波形图：

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

: h9 B" j) n& ^7 x7 A) Z

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

, e- E3 W! {  p! |1 w

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

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

4.3、保护功能：
* J. Z- a& _& M
( D7 l* {' r" B以下涉及过流保护、短路保护的测试。
5 V& f, X1 ~8 ~1 _
$ a& Y! M  F8 e; r  X4 m4.3.1、过流保护：

% _( `( u% i) g4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
" z8 N9 j; U- \* D4 E

5、其它重要波形测试：
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9 X$ T5 n! r0 P* d2 E' cDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
$ _9 j3 I" g# d/ B8 ]! j9 E. Q0 H5 i

AC90/60Hz，100% Load

" [* Z$ {' r. V, R& w5 W" ~+ a4 ]  |

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

, v1 g! ]: n9 r* P9 e

AC264/50Hz，100% load

8 a* T5 N! b& J

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

/ F! `9 X3 p& c1 }9 q( S6、EMI 评估测试

- j( Y" U" Q* x# A测试条件：
) S, I+ l7 ^4 v! G5 i: _
输入：230VAC50Hz；
! N* [8 o8 s9 n% X7 {9 |+ A1 v6 W! R输出电流：2.1A；
+ _" }% L- J. |5 L! t负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

( B, z  ]' X. Q- @9 Q( t1 _

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV