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

% ~8 y( c0 V! m+ A# l
) J4 D3 G+ J" M) [0 A概述
' O+ A: B! a, g" z
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。

; [) a  z5 R  t1 ~3 x8 s1、样机介绍：
# \( ]! ~7 g9 b" ~3 Q  l
$ q* N# s2 P1 \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

# d7 Z( t# ]# E+ Q关于CR5241
, T+ @* \# N, g$ p5 k$ K9 x
$ ], p1 i( }6 {" P8 p$ uCR5241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。
6 T/ w# {. z: `
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。

+ t1 [7 p) e5 I  w! i0 KCR5241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。
芯片特性

& F" l9 T1 R8 k9 m4 J3 b1 j● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
* r" y9 ]) B9 d* }* J
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
' d; P6 _- P. A+ k
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

6 o5 D. Y" d) I  `/ w1 X$ \● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
/ q# i- s% c3 t
; u2 N$ Q+ E' z2 d● 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”

" X9 ?& [  e: y● 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。

基本应用

电源适配器
- n+ P2 l1 O  I% ?3 f' S) |! R
1 |+ `4 h# F' Q2 H/ G4 D& i2 H开放式电源

3 t* e) K# |$ y% N数码相机和摄像机电源

( v* b/ D  r. L电脑和服务器辅助电源

" b4 V! N, y; s3 A& w机顶盒电源
8 Y( P0 ^4 K/ O
掌上电脑电源

9 I' s- X& }- P1 j& i' b6 a引脚分布

; G  W, x  D1 ~/ n$ G3 `+ \
2 N; B" F. z" s3 L. P3 H

- W3 d! m) c) g引脚描述
1 Q( [, Z6 l# a

% {& A9 A* w6 @典型应用

. D% j9 D1 r* X( s7 U$ y

# ?2 B" V" }# c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。
$ m$ z! u5 x. i" t) A
; z5 A8 t: u( `- R& c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。
$ A+ o! p* l. q& i9 f# O
2、样机特性：
- b; R1 T8 T7 L$ O' d
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。

# @. W) A8 k' x( a4 P/ K  M2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

8 }( P% }) ^5 f8 Y5 [6 E2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
' }; h! F+ H* z& T

, c" i+ s3 }. E2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

& u+ ^) B1 U2 i1 M. @' b3、样机结构信息：
3 f: x) A. B6 U  |7 p2 h
7 Q$ k! z: ]$ |( h) p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 q4 j* Z4 |& E' M* f
3.1、电路原理图及PCB 版图：
( W+ e/ w! E+ e- q) h
（1）原理图：
" Y- d- q# I- |* b  J1 s" j9 e

（2）PCB 版图：

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/ X0 h, p4 _3 I4 v3 `3.2、变压器绕制工艺：
4 ]5 H- J$ z! b: b
" [9 s, Q9 {5 l1）电路示意图：

（2）规格参数：
  j+ |8 U, V3 M
$ e5 z, N- }/ w# p% ]1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
& _" ^& n" ~+ J: @5 C7 e4 Q7 C2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
( B; k1 w3 k1 W. b2 r) c7 M, i4）次级: 三层绝缘线
: C$ v8 B. P: @. q5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
' `% Y, V" f. |6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ s7 N# |7 u7 d) O, o8 J6 j7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
3 \5 n; Q& f; O8 I! j  E8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：

7 D5 r/ p7 U3 \6 x* ?" E

（4）、变压器结构图：
+ e( n0 v) q) ~3 o" M

3.3、元器件清单：

0 k: O5 r6 H$ ^3 O1 E% q$ e# y  h

4、性能测评：

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。

+ E$ B7 n) _- ?2 Y  q; @* @4.1、输入特性：

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。
1 E$ k% V; U! k! T/ l4 ~& v) G
表1 、无负载待机功耗(无假负载):

1 o1 f' a  g) _8 Z! o5 k0 F: @

7 @* f, w+ r2 C% C$ f% [表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

2 ]* E& s2 S; m7 w" c

4 w! ^8 L, ], n/ Z5 t. N表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
  o; C. J+ l1 d# Y

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：

0 s3 C# _% I: l" ?3 }注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

4.2.1、线性调整率和负载调整率：
, [7 `8 d! c5 M- `* y7 C
' P; Z; |: d( c0 ~, v! M表4 线性调整率和负载调整率:

- b( x* a4 i8 @- r1 y1 g4.2.2、输出电压纹波：
$ D* J4 s/ s6 Z! S5 O4 W/ n6 ^2 u
- b* v& x! Y4 c% ?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。

  K5 V1 |& ~/ Q表5 电压纹波测试
6 @/ \* b: D! Q3 v. P/ T, b7 h% T

纹波噪声波形图：

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

$ E7 P5 m! S9 d9 V

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：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

$ \9 d2 Y7 Q; c  b9 G; j3 F5、其它重要波形测试：

+ {% n. a) ]& Y9 o! Q8 uDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
5 D* w0 o3 A- k: K! Z; e/ F

AC90/60Hz，100% Load

; s, U+ b; @5 j% a8 u

AC115/60Hz，100% load

- ?+ s' Y) L0 q4 i0 J  e& B: z

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

) T% t5 o* V# S$ S* Q/ D

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

4 Q* G+ [2 [9 I4 v* G6、EMI 评估测试

; e" O- u4 E9 H) f. ?6 z: F测试条件：
+ c- R+ X3 x+ [* W. l
% C2 I3 Q0 \& e; Y+ `. t输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
* w, C, d" `/ L8 z" A负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
. n- B) Q; a$ f; ~1 r6 n
  z1 g7 F) \2 H7 {

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV