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

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. j9 p) j( |7 j4 T3 R2 W" {  F" Q概述

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。

9 t( w" j5 ?2 B0 O8 v* `1、样机介绍：
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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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' R/ [5 a" K3 h0 a

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

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。

$ }* U) Z' m: C5 ~6 H( J" ~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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6 t1 t0 k9 \& H. D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。

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。
芯片特性
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● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

* d' m: B2 ^; w! }2 p● 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；

● 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”
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● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
$ a3 }% Q# ?7 J  Z- r5 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

4 w. T- {3 t* X电源适配器
0 r; g, ?$ G3 Y' F
- D8 W8 x7 _. i3 a9 h开放式电源

0 h# F8 }4 r: C/ q+ Z数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源

机顶盒电源
- `5 p, X. {! k/ G; v
掌上电脑电源

# B1 i: f* ~$ r引脚分布
- @' p+ s" I' h! R5 p2 P, O& w4 S4 O

引脚描述

7 f- V$ S' d  o* [

9 G. |1 U- `2 ^1 q2 ~典型应用
' S9 z$ `4 P. ^0 p5 ^$ |

% E0 X$ x& [. @3 i( X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。
  I9 z% X3 R& M
! t. Y& g% [  F5 M* D9 z5 E' E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。
7 i9 n2 I& I5 }8 o4 S" V( b3 v8 E
; \4 h8 v* N1 h7 X2 y7 o7 ]& Y5 N2、样机特性：

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。
+ b5 f, {7 W( _7 \7 J
  k- [4 Y& s$ v: l* v2.1、输入特性：

" Y5 T' l8 w" a9 e4 e) ~# u* ?/ S7 @6 L2.2、输出特性：
, X, o: G$ f$ R& |

2.3、整机参数：
" K2 v- ^0 u2 i2 a. L

! @2 J* {* Q, M- j7 t2.4、保护功能测试：
+ O& T* I" Y  n$ V: ?2 ]

7 Y! k2 V9 U; u# u, T0 E# {2.5、工作环境：
7 W$ q8 Q. K$ Q6 z% {/ Q; R7 R

  @6 v, z# q; e2.6、测试仪器

3、样机结构信息：

8 z  n+ d# P' G- O6 N) H! J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。
* \$ H0 S" _7 E  t* b1 X
3.1、电路原理图及PCB 版图：

" c  s8 D* N* m" ^+ v（1）原理图：
8 H: ^3 l; k0 E1 q# S
/ z# t8 k' ], _

（2）PCB 版图：
4 Y7 e& |" Q! t

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

8 N0 R+ ^6 R: z$ q. L7 ?" ~（2）规格参数：
! A9 A3 _: E1 `6 b4 f
" U# e$ r3 G; p, v2 ^1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
+ _6 e9 ]4 w) E, @; P4 v3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
/ z- \5 `, F# \. n; g9 n- D, P: G4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
, t, Q$ g! ~3 X6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
/ ]. n. A8 t* t7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
- @+ ^# u) R- l( z1 O8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

: T  V4 g" p; ^(3)、变压器参数：
9 G3 k; `# t0 F  E
0 w! A0 y: [8 ]

1 E" b1 S# O4 K3 p4 V（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
# Z& T6 e, W4 [' G+ V1 }

9 b* H! T+ k4 I9 ~* C6 _4、性能测评：

# x# G- ^8 h! q& r# K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。
2 p5 w8 N2 r7 K" u$ W" ~
% E- w) ~+ v) }% t6 u% t' m$ ?; n2 s4.1、输入特性：
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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):

% n7 [) a! {/ M; _

4 Q& L7 ^. ~2 m; Z$ W4 L表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
7 W8 I9 V7 ^; x

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
5 e1 }# t! ]: F. ?
7 ^# p0 \7 Z. e' ]6 ]' K

9 F; \3 U  T; {' G表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
  Y+ @9 N, j1 r  E( O. n
4 `- }) h+ k# P% S

4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
$ J3 e" r3 @6 Q
" v- ]% n( m# A0 Z4.2.1、线性调整率和负载调整率：
- {3 N6 N+ ?/ k# P4 V2 Q. ~
表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：
/ U8 q8 M* M' @5 y8 L
; X  r8 P, u* I1 h! ]) C4 S" f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。

" E2 d6 y7 j0 G  I" C! A3 a表5 电压纹波测试
6 j) Q/ a7 _1 m2 s3 K7 ]

纹波噪声波形图：

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

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

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

- X0 v0 T+ Q: T& Z

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

4.3、保护功能：
$ h/ p+ |6 B. X) m' f' n6 v& s1 o
; K' n3 F9 {: \% d. p/ E以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! \2 P, K& |' l7 p4 c1 J/ p- V: J
' m6 z* v( N7 W+ `/ H( |: g9 l- [1 H4.3.1、过流保护：
. V5 \, E6 ^; ]" A- g- N6 w

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

5、其它重要波形测试：
3 N6 B% `/ }4 b. U1 p
2 s, Y! P4 B' n  e( wDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

" {% h4 v  D% r- ?

AC90/60Hz，100% Load

& q! E6 h0 C/ [4 k/ D% g2 n

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

$ U0 ~; e; r8 i/ p' ?

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

7 s! \4 |0 j; `( m- [- f$ L

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

+ @# z: P3 N9 v* y6、EMI 评估测试

! a4 L: p# R! S+ V测试条件：
& v; e+ Q# r& l4 {/ ^: b
输入：230VAC50Hz；
7 D& w6 }$ \" Z, J输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
* r+ X" r* b. o; d3 R/ a4 A8 H9 A限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV