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

) m6 Q. G3 R& a1 h概述

2 v/ u# {3 b* e9 U, i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。
' n; [9 ~; Y( y! T: e; [& ?  \- g+ F
9 a) K# N) Z( h, z* o: X1、样机介绍：
  h5 g% @: D: x
# c$ Z2 \$ f( V$ ~) H) B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。

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

5 F  }; I. Q8 O8 C3 ^5 g- I1 jCR5241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。
5 i; w" ^! y+ P% |0 |
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。
& x1 y, ^( M. Y. B, Q" a( P2 Z
+ [2 }  S# T; N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。
* v- x" B% n6 ^$ d8 ?, _6 _4 B
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。
4 C, I9 Z+ H+ N( l* _芯片特性
% x- ?. a( z5 i! }
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

3 q$ B* Z* L+ }" Q) Y  i● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

+ e, w8 M* A; O4 X, e● 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”
; N( O5 y% Q5 b4 v: O# j
; V5 Z! w+ R2 `# n● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

& _$ F0 z1 t6 R. z. C● 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

% y1 @) X, L; t电源适配器

( g6 L6 ]8 n' D" A( R. q开放式电源

: s  k: D" Q1 [/ G6 d& w8 D7 u9 c- \数码相机和摄像机电源

, X5 J0 D' Z  a! F' l' ]2 ]+ Q6 p电脑和服务器辅助电源

机顶盒电源
' c6 W% M+ a# T. U3 }' `$ l
- z. R9 g0 q* D1 T; V+ N. H掌上电脑电源
" @0 w7 ~. n4 G! \! d5 a" t4 J2 p
引脚分布

) A, [$ r% j2 j) ?9 x. d& P; I3 p9 `
! L; K: \! p: L' W7 Y; |9 e

引脚描述
) ]- S* H2 B* J( C) [7 x& k
& D- \/ t3 C1 \- g1 o1 S: G

典型应用

- n7 W- R5 T9 f9 T2 f& o

7 j8 r4 n3 r5 l0 e/ t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。
4 h) i) o3 N* |2 f- S  K1 o: |  K
2 {9 B0 P8 }7 G) K( Z9 ]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。
5 t; w7 j+ Z$ Y4 P5 ^
2、样机特性：
4 K& H# z9 s# X
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。

4 `5 v/ M# {) B) Z; x, }+ T2.1、输入特性：

$ F+ ~% G, ]$ n+ Z" y2.2、输出特性：

6 q9 ]2 R5 v# N& u) s/ u4 a2.3、整机参数：
/ V7 K! ?/ G5 J

2 N1 _$ K7 M( u0 O2 m9 H2.4、保护功能测试：

# m* o: F( j+ G5 Y2 R2.5、工作环境：
  M% I* b; I! a3 B$ [

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：
+ h5 h" V! h( a  P% i
7 ^# |8 \; S% x$ c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。
9 w3 r4 }) |' {4 f6 s
+ [/ I) ?' {# d3.1、电路原理图及PCB 版图：
2 g4 K- I' M7 U4 D& q
6 J7 [' l4 \" ?0 S5 V1 m（1）原理图：
1 Q  j& s3 z, f4 s3 v8 |! _" l
: x6 j4 a7 H0 P

（2）PCB 版图：
, d+ o- t2 D3 x  @" I1 A* T

3.2、变压器绕制工艺：
0 k! S3 D$ F+ k& P
1）电路示意图：

（2）规格参数：
7 V0 I% }: C" S1 ~$ V9 D& R
$ [/ r) W, P( X" A1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
  r, r3 r: ^6 n0 o2）材质：TDK PC40 或同等材质；
; {  ~5 a2 S1 i1 d9 J8 m/ Q3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
, i5 D, x* J! }4 Z' A2 ?' @4）次级: 三层绝缘线
9 ]2 x; l0 v( k% p/ Q5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
9 s2 \- v! \, s% E+ _8 ^% C6 t4 B" T6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
: N" N* N* g' N' _9 _  `) `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）)
, g" I* @5 c) V* H# K2 O8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

! i, ?# {: G& i. E& s+ T(3)、变压器参数：

; l5 O+ i4 i/ H# c" Y) P

& f' l# y. G+ L) C. }  ~& w7 L5 W4 j# p（4）、变压器结构图：
$ @) V, K; T" c/ x) U: _

3.3、元器件清单：
2 I) r+ F& W( U2 @/ X

4、性能测评：

) f" b7 m- ^) x7 S2 Y$ x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：
' ^" w, H+ D1 ]5 r
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。

( L# b" n! b# n% b4 d4 `, O: }. M表1 、无负载待机功耗(无假负载):

- v3 d# w+ _, O. X6 P表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
' T* ^- t! L7 e. P+ g; R

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
  E  p& K& [- x0 ^# U2 j4 X. d
7 @% _4 J. ^$ L  U

  t. Q7 s  H5 h3 G表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
: y$ u) ?, v' j" Y& r

4.2、输出特性：
' L& y' V" i7 p% E  `( c
4 C* n+ i7 @! E注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
+ U) j" d  ~* \  [
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
3 J" J  a# ?* H" j
表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：
/ k# G; a9 H$ i* X
$ `0 H& k' \' o; t: ?: U/ 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。

表5 电压纹波测试

9 Y$ B0 i6 Y  Q: i2 n- D8 L纹波噪声波形图：
$ `1 |; y$ Q  T# `# F/ R9 P

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

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

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

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

4.3、保护功能：
2 C' |( B; y+ Z' r
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 ]7 ~: @7 l6 s9 V3 B- U. H
4.3.1、过流保护：
6 p( ^. E" e# w

. }* b* _  P. n4 F: B4 L) {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：
' |( H, z" E( c7 Z; n
* ^6 |2 R; r! J7 D& r% P; Z  @, TDRAIN（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

- J$ ^5 ^$ L8 O* z& R$ L0 |

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

( f1 _! ~# s4 B4 h9 z% J5 W# d6、EMI 评估测试
1 J5 K0 t5 S4 O; e7 @3 |  w. y
5 e* ~3 I4 w. Z+ y测试条件：

输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
/ C! ^! I$ N) R: r5 p3 b% T

传导L 线测试PK+AV

$ U# ~8 G# i# B" T% q. n$ e; u, w

传导N 线测试PK+AV

/ N7 ~* d. ?% w) }! ?( B

辐射测试PK+AV