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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$ U, R, F6 Q' K8 X3 X: _1 s概述

# x- N* _4 _1 F4 F" n6 b( 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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& q/ }/ F4 j: V" l1、样机介绍：
& q$ U7 b' E, ~1 N+ S) L
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。

) f- P$ `/ {: F  W8 D; a2 y5 ]

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。

4 P, w2 }4 f9 r8 aCR5241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。

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。

2 d$ s9 b  b4 z* r. U8 ?" }  xCR5241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。
) M* ]; |7 q" G9 y, r1 ^芯片特性
, Q( h1 E; G: O6 e+ F( T) l
" w- g/ r; x$ u4 j6 q● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

* X1 D: y" Z& v# {● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
8 Z; ^! W/ A, s' S9 W& I
) n% Z2 g2 N6 {( j5 x8 |  c● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
! C+ L. o. b4 y
- T5 l3 I1 Z4 P$ f8 B# O& i6 B● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

' m9 W6 B/ b. |0 U5 k7 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”

& q# {2 A/ X) F" f& M● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
4 c* x( A1 d3 r9 C/ D, S8 P! n* C4 a
● 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。

- y* r( \) t0 u0 L7 {2 E% Y1 r0 F基本应用
% K: m3 s! O/ |, m. Y0 q- c7 B
# k# k9 B3 w" ^9 Q* D  F' ^5 L2 G电源适配器

0 i2 q' l- u3 S5 p4 B& S- q! e开放式电源
! q* s/ B3 O7 y0 @. Z0 C
$ e3 \) l- X0 E, u0 s4 y* v/ H/ c9 @3 H数码相机和摄像机电源
$ B5 r7 o! w0 I" Z
电脑和服务器辅助电源

1 _# g3 P! a; Q$ J0 t机顶盒电源

' d$ O* o( T) T, m$ l: _* J掌上电脑电源

引脚分布
; P1 Z# }$ o0 y# g0 i" Q
% x* h6 D  Z3 ~: _

引脚描述

; \1 \* ^  v# \! O( l2 s典型应用

( F9 J4 ?: r: u' s3 d9 n- f5 P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。

2、样机特性：

! V+ I, s$ P+ @4 N8 `/ S4 i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。
$ f* N- X% |6 B! C* b$ X( W& R1 k3 F
2.1、输入特性：

" s2 |: @) I6 w2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

" v$ R! ]- g2 @8 \8 _1 ]; x2.4、保护功能测试：
# I9 u" L5 I/ S1 V0 u

# \0 Q/ O0 k5 P' J2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

3、样机结构信息：
' F: A. a2 m  E
0 T5 c( |9 n  y- ^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。

& o# m4 E1 Q! \" Z. o  U. X3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：
4 q, ?( ]4 P8 [  F
  E  y; h/ C  a* p9 Z  p

（2）PCB 版图：
5 t6 F2 q0 @" E  D. u1 L
" a: q' Z) m0 W, t' ?, r- N

3.2、变压器绕制工艺：
4 C, j. ^- S+ B  `
1）电路示意图：
: m( G* Z1 g: \& }( O9 F: Y
/ t) Q( p3 u3 S6 t( v

（2）规格参数：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
# R& S$ x5 s2 Y8 O2 `9 a1 Z2 b2）材质：TDK PC40 或同等材质；
' A) p, S( b2 [; c5 K) j+ X) N; J3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
7 f* ^, ~8 L; d' F" N5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
7 H" ]% I2 I6 G0 o, Z$ j+ f& b6）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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：
3 M. S3 r9 k0 m
0 [4 ?) L( Y& A+ I. M9 h/ \- B

2 x- _+ R0 j! W6 v$ f! G（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
1 f: |* k: |: \. M: G) \
/ R$ m  T4 l8 q( \& H: F! t4 Z

! H8 g  q4 j0 L; O! z+ L4、性能测评：

! v, ^, i- J; [9 O* n  B" {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：

+ V  J/ q0 P2 [, W, ?. ]; _0 j4 [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):

; x1 \7 m0 O. h8 T6 R3 E

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

& T5 M0 w( [: _

9 W0 X2 Q' R% D8 R* T" B表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
! A" l) x" k) c2 J  Q

& {! M) }. V; _& n8 f9 A表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

2 x2 O+ ?! [2 N- q/ c

# q5 e2 Z4 [3 u7 M" C8 G! s- N$ x4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

( W) M# p, U; ]2 P4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:
1 [- [) m/ f% O) y& w

4.2.2、输出电压纹波：

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：
* V% g/ L! a+ A% T
8 b- r# N. V+ Q) V- Z: u+ I3 _" [

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

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

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

# G; E  M, u. C# ]( l5 }' ~

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

4.3、保护功能：
- ]( i- k, G1 ?2 v
) E2 q3 ~1 _$ P$ n& I; J3 ?以下涉及过流保护、短路保护的测试。
0 W+ l- e' F  R, O0 J) j/ Q# T5 {
& Q7 G  K! l  v# j6 K! r; D4.3.1、过流保护：

" y' D1 b0 h5 a- ?% ~+ \4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

) A+ H9 k# C' i- }) i5、其它重要波形测试：

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
5 ~) y5 s; {6 a. \2 \
% z) m: A) k1 Q

AC90/60Hz，100% Load

5 K8 X) f' c, m& F' m. A

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

0 S& h* C, n% c

AC264/50Hz，100% load

- _+ d1 t' t& P5 O5 X

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

/ @6 J% m  ]8 A' e6、EMI 评估测试

测试条件：

输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
  y2 N- e6 u+ Q" h$ n
0 j( g. V! b4 ]

传导L 线测试PK+AV

( V) Z5 f$ d  \& k( o8 l+ I9 H3 M

传导N 线测试PK+AV

  W' Q! m, x& n7 s2 t

辐射测试PK+AV