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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& H3 G, {" W) Z5 F0 O! `- H概述
. t1 `, @: n9 t& H+ j! D! n) T, f
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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" W5 L7 V+ e  @  L4 g5 Z4 \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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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。
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. \' `& E, g% ~1 i0 p; ^6 H$ u; x) 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。

" \0 k7 E' s9 F5 I- l1 u/ p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。

& F) F( F, B+ R5 W: P2 f$ V4 L. SCR5241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。
% w% u  x4 o1 Z4 V/ N芯片特性

) \! [! m) q& s1 @● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

3 e* b4 h2 @: p9 P● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
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7 ~( {4 O1 C- Z0 r, Y  Q6 M● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

9 i' `3 O' i* g8 x6 P: h( D# h1 q& ?9 m● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
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● 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；

4 U: ~) @" b% T2 e& K● 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。

6 j$ Y1 j* K  ]; ~5 m5 ?% P基本应用
" M3 w  p, Q9 {5 O
$ P# _9 I# ^! C6 Y  Q电源适配器
" K* ]' ]) f+ c
开放式电源

; `& d" j6 U3 R9 B数码相机和摄像机电源
5 Z: R, @; f9 a8 \9 p) q9 U5 \1 |: p8 p
电脑和服务器辅助电源
) z8 N+ A0 D* s, c% J
机顶盒电源

8 L# f9 R/ q: _# Y( l) p$ p掌上电脑电源
1 a9 F, a4 g* k; I6 [
* u8 p* o$ n% t( A* v# i% L引脚分布
% R$ s" X0 R3 |5 L/ h

  E; M# Q; y- L) D* J引脚描述

典型应用

- J2 U" c' P- @% E% b/ w* V
, M/ \' B; ^5 c! ~

' b5 S6 J6 D: C- W  }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。
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3 k' ]9 m) j- E. d# K6 O2、样机特性：
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7 f+ |9 d$ x/ K' Y" r! E* g0 R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。
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2.1、输入特性：
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+ f6 s$ `8 Y! U- P3 h' |) ?2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
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* N3 l! E  Q+ J7 I: C( {1 }0 g2 D2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：
4 k6 d( k  }; x
" H, ~. o9 Y7 X- j2 [1 B  m7 S: q( k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 U6 @& H" E# H3.1、电路原理图及PCB 版图：

+ A4 x' |8 J4 P+ K（1）原理图：
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（2）PCB 版图：
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1 h( k, G0 d8 H1 |2 W- E- J3.2、变压器绕制工艺：
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1）电路示意图：
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; ^& P9 ~2 {) h. y! F8 C; N

（2）规格参数：
: r( q3 G+ D+ d" ^5 r
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
5 s6 v, b& S, z6 s$ q! C% I& H% U- e4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
0 ^7 L% J- J# }# N! }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
/ n. p; \. z0 [" l9）成品要求:浸凡立水
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(3)、变压器参数：

（4）、变压器结构图：
0 _. d9 C2 t+ N/ x# m; W

3.3、元器件清单：

2 B  H! W7 J  i1 R4、性能测评：

2 n; }7 F8 D9 {- B- c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。

: A; I8 i$ {, U0 d6 t; Z4.1、输入特性：

% A) D4 @7 w( z( G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。
5 k' T( t% L+ |% R5 w- e* _3 r
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
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( E, S- O+ U# b; }, R0 K$ X

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
: X2 r; ~# f9 K, r6 H2 E1 x: y
3 T* p0 |* `: v4 h' [1 Z2 ~

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
; T+ L8 h# \6 ]. d% l# d

6 `1 N& ~( H$ C1 o表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

/ w# o3 q6 K$ b2 C2 s

( m4 V0 u' {3 H4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
5 w5 M8 Y% B6 K5 f6 ?
( i! }6 o% B8 ~7 q8 T% e4.2.1、线性调整率和负载调整率：
, S0 [8 U' \, n' E+ I
' `# o6 N/ e  O4 S9 Q4 L表4 线性调整率和负载调整率:

7 Q2 @. ?; Q3 y  |0 Y8 Y7 F4.2.2、输出电压纹波：

3 ?  p# F- M4 k) ]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。
: E* I  B6 ]2 ?( [1 p2 K
  c5 K$ O- x% p9 {! E表5 电压纹波测试
9 I& k6 \* ~/ w' S+ p

纹波噪声波形图：
* E. ]4 p" Y- t6 f/ {

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

6 h% V5 w5 W: s

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：
' ?; G1 P: N8 y6 ~9 e; x
8 U! X1 t/ y* a7 h以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' z: Y, M1 }) T% c. M( a
6 M" M4 |* C, v# ]% h/ A5 o6 d4.3.1、过流保护：

' F1 G% c0 d5 \1 X' N) x4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

0 V3 R# G7 d9 I( \9 z2 Q5、其它重要波形测试：
  S4 ~- H8 h3 S; X
! z+ E2 b) B5 z; i. xDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

( X5 k2 c6 m% x. K; i" B- o- p

AC264/50Hz，100% load

; Q! i. B6 f- K3 A

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

$ o: b2 g2 T/ N# x% `  J

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

. i; w$ v6 }  m5 t- a) W6、EMI 评估测试

测试条件：

输入：230VAC50Hz；
+ a, j, q) y  F输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

+ h% c4 O/ `3 U( N" X" a1 C0 U( N

传导L 线测试PK+AV

* n  M- i: e; |# K

传导N 线测试PK+AV

, }! ^: ]% x5 D& b( k* @

辐射测试PK+AV