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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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。

" j: d9 o( l& q- J1、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。

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241
" P4 P5 N5 K: Y2 Q/ X! G
+ U4 L- v' c( K* Z& b/ I9 s8 HCR5241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。
4 \$ A! o: r$ J$ V1 u! v* g
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。

* w6 d, S2 ]  v. I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。
" @  i  F* }+ l7 v* D- l
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。
; L' N( n2 P" ^0 e芯片特性
# l0 Y! w9 N. l2 O
4 i9 \/ A9 S4 N) ^: ~/ S● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
! k+ n! x2 z* S- N3 S* M( k7 Z" J9 O
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

6 ?; F' }) E( [5 Y. X' w● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
% T2 B6 ?# t! n# n
0 Z. w9 e- I& _" L2 \● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

+ z# x8 u+ f' z) 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”
! g, A' N7 h/ J0 V3 a3 ?
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
4 X& R( b1 A% J0 S8 O, @
, u* t2 c( K9 D! @● 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。
- D8 g# h& W6 g
/ g* t4 \* X# w( ~3 Z基本应用
9 W; X" F* q% d  z% |, B. E6 Q
: ~7 d# e6 Z, Q5 T# }: m电源适配器
2 s3 c: Y2 q+ X' f+ x. c2 D( E
8 o/ H% J) o1 C. s: u2 Y开放式电源
2 I8 Z% _4 Z, Q5 m+ m) \: ~& l9 _
4 i" U3 E; g5 ~: \: ^) L2 x数码相机和摄像机电源

3 g1 c; Y& \$ M" ^' M0 A0 i电脑和服务器辅助电源

机顶盒电源
3 ?; d% c2 z" A+ Q7 k( l) ?
掌上电脑电源
' J8 n! J: w$ W) I$ p: j2 m
引脚分布

引脚描述
3 B( H4 F7 C- j- k7 M1 y2 z( j
5 L3 J: z9 z0 F2 Q( `) t/ J! X

8 m$ B9 |. }' d, ^1 n# _典型应用


% u" \6 J) ~& `! K4 F

6 q5 Z- b6 `: z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。
0 L( {6 I7 r% z' n  K4 P
, h; S2 n/ ^' ?5 m  |& P% V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：

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：

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

$ R9 a. R9 z  \; o) a( k5 @+ ^5 m2.5、工作环境：
% N1 a) D1 I/ Q- B+ G

$ b) ~- R2 Y( J0 }4 Y
- h+ K. H2 D( W( P9 M( t: q2.6、测试仪器

# K- a* x0 d' Y: `3、样机结构信息：

6 j, F  Q8 v5 i4 ?& C% R% G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。
7 h9 a4 G$ l8 D  H  m
& e5 L& k& @4 V8 W: J3.1、电路原理图及PCB 版图：

# G0 m/ r6 V/ W- }; L& {+ u（1）原理图：
6 {- ?# @- J$ h2 F

（2）PCB 版图：
) W* g7 P* [: }6 r2 z" Y

' a$ d0 y: N& Z2 C1 a& E3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
. Z: ]( K8 V0 h. U  _- I. Y
+ i3 B; @+ c( X

（2）规格参数：
/ q1 T2 R. F4 F; N
; g& L2 q8 ~, n( e1 ]# O0 C1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
" n, S4 B; L# |7 V2 @, P* H: p2）材质：TDK PC40 或同等材质；
5 e5 m$ _9 s; Y$ k  j3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
9 M5 h" U8 j4 u0 W. T6 T5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
4 h' _0 {, K& ]6 X6）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）)
$ j9 n" q. q$ r& f9 P# x8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
5 k+ c6 ~2 S3 L  `1 `* w9）成品要求:浸凡立水
# N  I2 L9 I4 W: W8 y0 \
(3)、变压器参数：
: |0 }1 s( |  z, }

（4）、变压器结构图：
; _9 }, k% ~( z

3.3、元器件清单：

7 h5 R6 i5 \% K

4、性能测评：

& f# O5 u# {; y* d2 A) 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。

4.1、输入特性：
# O: h3 y! ^( j5 g
+ A: D1 X7 G6 }' \6 c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):

, |4 O% A. k) v8 ]; D  ^7 v

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
! J6 J+ s: N" b6 B, w
8 x. d1 [* ?: _. R$ \% `! n. h

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
, r: p" q8 c( W1 r! s3 d& o8 ~

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
7 U6 S; P, z% a( F

4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
1 P) ?1 y. P5 u  L& h
+ _" \/ O/ Z4 h4.2.1、线性调整率和负载调整率：

$ @7 }0 m: i$ G+ f' P, P表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：

" C  s  v$ p/ b6 A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。
" o9 Q6 l' a+ W9 c( {% @
* r; G# c/ G- z* o# y/ `表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
$ N# J5 S% ?0 H4 N& O6 z/ {9 o

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

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

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

' X2 W: C% V. h, E+ [8 N0 c1 |

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

4.3、保护功能：
4 ~+ p7 y6 s  `% k- }0 i- A
! m' u* a& F4 Y5 W& R* F1 M3 n以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
* c) p: U  |5 W7 F9 N

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：

6 m3 _5 M# w' c/ i% QDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
$ R4 i+ b7 Y' _7 i3 {) J- s9 v
5 w& S; `. \% ?: }& P1 j- p

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

/ U, V7 M: @6 v# J7 t; B

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
/ S  B! n* d: b0 n3 o
测试条件：

3 O5 b- q: @7 L! @输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
2 P% B- y; h, v# f. [限值标准参考：EN55013、EN55022B
' {' g6 }/ w) I% K5 S

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

; J- E' C: x1 w2 |: k4 m

辐射测试PK+AV