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

" O% Y3 i, ?# @6 R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。
3 ]) N/ S. a) W2 K& o
/ R+ P) P; ]1 `: ~: t1、样机介绍：

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。

& B- U- g# Q5 R4 [4 A

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

& @/ I; L% L, B% 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。

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。
7 c7 r- N2 Z( U$ r* p  C) x1 `8 X
( A. A) b1 n+ L0 n: [; W, o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。
# b) H* x) v' G8 H4 D
8 ^3 M8 j8 W- B$ w% @# TCR5241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。
2 h4 l* A" o, C" m0 O芯片特性

8 z( p' l' Z1 @0 s0 d● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
  c9 s9 A# X$ ]
● 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；

: E% I6 Q- d( o● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
- R* C; ^" E/ ^" |  f  h
) ?. R2 W8 M, O( J2 U+ f  v! U● 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”
3 Z  f9 m, `4 b2 m+ C6 ]$ k
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

● 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。
0 ~1 F. {/ [4 ]! Z) r6 e
+ a/ c0 s2 O$ L8 Q基本应用
8 g. A) |. a  w9 u
电源适配器
. V  Q, |  l) F- \8 P& Q- T  B
5 d/ D* w/ v" h) r开放式电源

数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源
' G7 S" D  c3 h
$ z" h) b. i' Y% q/ L5 i  N机顶盒电源

+ C- E1 ]/ z. K5 a1 b0 k# Y# t掌上电脑电源
# J7 b1 [  a" J) f
& z' m5 v, e8 L引脚分布


1 R2 w1 w9 q( R5 b: }* W3 [3 r1 W

引脚描述
$ M4 w, j& @* h/ a5 D
: q3 A1 i+ E7 Z" y& ?7 G

典型应用
% F2 w- `7 p6 R" e9 m
- [" M* q  j! U/ N' q
2 D4 `9 M- O4 [* q  t! B1 f% I) z

& j' z' J) f$ n- Q, H- {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。

: S9 y4 e% k: \' s: n% ]0 O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。

2、样机特性：
/ N! d' @7 \/ f* \
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：
; K7 h& t9 q  `3 A( z

7 y, e7 x7 M8 [: g+ P2.2、输出特性：
( O+ r" j0 W0 w' a- J" ~( D' C0 b

2.3、整机参数：

) ]# _' I0 r; G  ]6 P2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

. R% N, B: l) ~( N; b. ?2 R2.6、测试仪器
) n* L. n) o$ g1 P) Q

3、样机结构信息：

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。

( }/ U. `5 b4 ~  }" |3.1、电路原理图及PCB 版图：

- E  B6 C- C. a8 Z; w: h( `$ _（1）原理图：
' h; v. Q; ~' l8 o, D

（2）PCB 版图：

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

（2）规格参数：
, U0 U4 L2 K% s3 h- X$ f, I
2 x2 `) w6 X0 [5 f1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
# e) t7 Z& p6 R8 @* r  N; o% p2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 I1 c3 c. ^& O/ ~* l  r3）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
* w% A) W# @+ n/ f6 [( A6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
: k& T+ Y. H1 ]/ Q7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
. I. @6 z" F" ]- a# R# i8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：
9 u$ s2 @: O( ~% f

$ j& B+ J1 i$ }8 Z  ?+ V* @! W（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
- _0 `* P1 R9 e8 b

4 A! T3 X+ J1 q8 B. ^4、性能测评：
$ ^0 ^& s$ b8 w
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。
5 B  s3 k) I  H
4.1、输入特性：
9 c. H( Z$ 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。
& Y  h% e* r& O1 u5 q0 B; c2 y
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
$ g) _; G- h& Y" z4 K6 J* m. C* {: Y

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

" k( K3 q! `6 m9 [- v  {  }

2 i+ D. m; ~* E表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
' p! S0 W$ ~% y: c' {* ]6 w
: M, {# S2 y, X/ P6 w" D

  j( L, |$ G+ R+ j( n$ F4.2、输出特性：

4 ^3 g1 c9 |/ f注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
: t# H8 k9 B. D2 J6 {
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:
9 E' [7 r) J3 D8 `4 r

, ^  Z. |3 A$ M$ S& o8 u4.2.2、输出电压纹波：
2 M  R. N9 Q* _5 w5 i" m
0 j! M" [% x1 L- D# q2 i# R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

纹波噪声波形图：

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

: G1 v! b7 Q  Z: N1 u

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

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

5 ?! Y& k  ^; w) _2 ~

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。

, Y1 Y8 b+ @/ ]  W  j$ |% P6 G5 f4.3.1、过流保护：
! `, x9 u0 T/ ?

7 b6 k4 ^9 {2 O( [; n/ G1 p4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A
5 N; ]) s' y0 \# h; X) [  @. _

5、其它重要波形测试：
8 p9 x* Y% k: V5 s0 x+ I5 I
+ D, Y/ x$ R8 V0 e  YDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
6 a- e% S9 {/ B0 T  W& y* Q  M

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

$ [; F) Z/ I, Y

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

) V2 H' s1 W' {+ G% `4 P6 f. ~

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
+ i  U  O7 C3 P: f9 j
) x/ f, U" I( T; ^" Q8 b测试条件：
% H# g! C1 p# h/ \- [- _- ~( x
9 {& {3 p. }( v' S- x! ]输入：230VAC50Hz；
0 m) {6 |+ `, B输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
7 Z; Y/ Q! G; M7 w限值标准参考：EN55013、EN55022B
  Z3 l. c9 b- V! Y' A+ X  p* Q

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

0 y* |: L6 y3 n- q  e4 q& i: t* h

辐射测试PK+AV