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

& Y8 N. D1 r8 x1 V
概述
, C* Q* T: N7 a, g" {1 G
+ g5 L* U, }  Q) c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：
: p/ }6 u+ j8 A: ~* Y
5 a, c6 A: I  s6 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

& l7 O5 A( z  F: N& X关于CR5241
- m5 N5 X9 ]! v2 k! B' T* T
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。

, |- x+ [" o* CCR5241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。
9 M! b0 F1 C. Y8 G1 ]2 Q
) s3 p3 l6 U# M# c# n- {4 c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。

! @3 C2 f. a, y5 FCR5241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。
  @% }8 B- S7 E9 i芯片特性

● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
  ~2 |/ ~: y! ?' A6 Q# W% ^
5 A) t! Z% @& F6 @% L; E● 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 P- E- q" Z& ^2 D0 V● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
1 s( T, Q( f$ N$ J" k: K
$ D- r: v$ m! Z2 x● 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”
9 P4 ?% w, W. Y8 g* W* g! Q
8 i4 S, |9 o, F4 B- A( P0 @● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
4 @0 H5 s, `- @
& n# D0 ?& d- Z- G1 |● 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。
5 w4 J5 F3 p* \
; `5 ~: ]1 n& V+ @基本应用

% u0 J1 z  a# |电源适配器

1 X9 \* y7 n8 b7 T/ B开放式电源

数码相机和摄像机电源
/ R# u- n/ l% Q$ T& L+ W
& [: r+ C2 N$ A- i- E/ [电脑和服务器辅助电源

0 q9 g" V& i% f! K) b& F0 J机顶盒电源

掌上电脑电源

3 C; {; h7 w4 r6 J% k引脚分布

- w. F. E" O8 R( g$ b/ F
0 I% ]1 g0 ~1 H- y

0 c3 f& W! R7 L( n" I* [引脚描述

& R1 F- V$ J, [2 o  D

典型应用
6 @1 N6 w" K$ e6 M/ i8 Q

: f/ Y' ?' I7 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。

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。
. v" W& o  O6 S2 }
7 L3 _2 H8 ~, @- {- x2、样机特性：
* S# M7 N. L6 ~( ~; W% Q. ?
9 X' T. C7 G* J" r# v  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。
2 e4 b4 m1 j! K9 h( j9 |
2.1、输入特性：

( M) R) x2 b* [- A; b; B4 f# t, e/ m2.2、输出特性：

& ~: G/ f# ^- z( J+ O' v2.3、整机参数：
! B* N9 l/ q8 N

3 I7 a) v' b0 A2 _! v& {2.4、保护功能测试：
& K; N1 S9 m6 u9 A/ w# c; E

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：
! B$ q$ V* f" H
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：
; O( C5 ?$ \" Y/ B9 A* P
0 [. U" u: G& P4 \（1）原理图：
  C  w2 U/ ~6 }( k* q$ f

（2）PCB 版图：

3.2、变压器绕制工艺：

/ J) z( }. D8 t- Z2 h1）电路示意图：

$ Y( _9 o+ N4 u4 D$ N$ `1 H$ Y- G（2）规格参数：
8 n' t: B& C/ F6 U& _
! K, a$ M) E: E# \) M1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 \, c$ r: z0 H0 ~0 h% N. l3）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
- G- o; s" [" j5 X: u6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
7 q) L. n' w3 p+ N3 f; b/ s- ]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
) O( ]. q$ W0 x# T8 e) s, p  J* s9）成品要求:浸凡立水
0 Y1 U: z$ \& D0 a' F, W- V; G
(3)、变压器参数：
$ [4 a; |4 L* L. x

' K( R$ G# G* N（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
) O# K2 S/ X$ v1 i, S# o

4、性能测评：

/ R* u8 h) ?( Y/ T' B/ m3 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。
  @( G3 A; [& E3 W3 v. b
* |+ {; v+ L2 |9 O: r# m2 O4.1、输入特性：
: C7 g1 L& x, P1 P
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。

4 a* S, l3 j; q表1 、无负载待机功耗(无假负载):
2 B  v0 T8 @" E
7 `! B9 o- ^* M) {

. E5 M1 d& E6 `7 ~7 n8 l. X表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
0 T- y3 h1 D7 V% e: k& ]' z/ Q* v8 N

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
  Z& B- V$ g' v8 b0 }) h6 ]

% R) O! V& G) C3 U+ U! C表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：
; s2 v$ w3 B9 s- H; |
: S( J& h5 G3 G" o注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
- |+ H8 m" Q  g' T/ O( X! F
3 g2 k" S3 N$ |9 z8 K) n4.2.1、线性调整率和负载调整率：

4 Z8 I) T4 j. w* ?表4 线性调整率和负载调整率:

* ?1 {0 w% X: P: q' L% r* m$ w4.2.2、输出电压纹波：
/ t' L0 b* H& u% e) n
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。
% d% b/ m' N8 @
8 B  t6 p2 e: G" i' c5 y9 a- P表5 电压纹波测试
6 m  S: N, U* O! V  K

6 e% {1 V9 ]3 b% ?6 u! L# p1 L# `纹波噪声波形图：
" }  x+ S8 J' R
, F$ {, l4 ]' p

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

2 P, \& |% B8 c: P2 [: |+ a% C

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

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

; f2 T5 G6 c) `: @

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

4.3、保护功能：
1 H- `1 j) \) B
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
* W" }0 V" P7 p% d
4.3.1、过流保护：

" `9 Q3 g* J: l! T5 }: b( H4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
8 N, h9 r9 C3 H4 [- C  `+ C

5、其它重要波形测试：

: R4 n; s% t3 e; XDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

' z; L4 I2 e1 R: r- r

AC230/50Hz，100% load

) s2 H7 K0 w# `! ^3 L

AC264/50Hz，100% load

  ^4 T. J8 J! d0 I* X  ]2 X

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
9 k: d' R8 {8 [* T
" n/ U  w2 i8 ]+ E/ f; A# \- v: l5 ~测试条件：
. P$ }# L7 S9 a0 c5 _
2 j( o! u3 ^( f4 j输入：230VAC50Hz；
7 C6 H, w4 e4 x8 }# s输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
- P  l, a; R) K5 i

传导L 线测试PK+AV

: \8 b. ?% r' x* |+ W

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV