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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) E; x  p+ d& t2 q  y6 T0 g" Y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。

1、样机介绍：

& Z9 [  f6 U3 I( X% T* U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。

8 i' ~9 x8 b/ v" U9 t; H! b

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

: F& b" w. e% `. u& v5 @% ~! C关于CR5241
/ Z& L7 C4 M2 u
: h% \$ K4 ^7 q# n1 qCR5241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。

; Q. C2 A$ d- Q) g# _, M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。
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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。
8 `% X9 \% t/ P, j) x芯片特性
0 j, P' t- r8 M+ U6 k! |  D
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

8 ?$ N( ^9 k0 h' o$ M$ M● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
* l: T3 w3 [) A- i& i0 ^# {
● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；

● 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”
7 O; [% m* \2 U/ a
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
2 U- j; w3 H3 N1 R, @4 U
7 \1 t2 B; d0 Y. a, y● 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。
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基本应用

电源适配器

开放式电源

: |/ I, [% v& L/ Z; e$ d数码相机和摄像机电源

! D; J( Y" O1 \" x* z电脑和服务器辅助电源
1 \# G1 L9 J6 I' u- c, d# Q
" I, b5 Z. J2 {# y+ N机顶盒电源
. S7 A4 _- d. G8 z. }; }
9 F0 x7 H9 @9 I8 I1 K' R掌上电脑电源
: p) o  O# o5 v8 s3 K2 a
3 q& P8 }4 P+ v引脚分布
: M% o7 j# u# S' c" B: O  N

2 f" e  \5 V$ s  \. U% \

# I8 f( ~$ J( \8 \1 s引脚描述
( ~& @+ q# Y7 K1 p4 ~$ i, s

+ ]! b0 }& g3 v& M* Z典型应用


" g# z7 Z0 y, \( E( ?. _3 \; A

7 C$ p" l8 `: G5 E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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2、样机特性：

" d  w& o! ]' C  {( ^8 G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：
0 h- ~: w1 S5 U5 y

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

1 Z3 B8 t# b' @6 r* ]$ Q( T, Q2.4、保护功能测试：

9 c7 g1 g- y/ H0 B2.5、工作环境：

, p4 M5 v$ o9 |" C. r# `" w2.6、测试仪器

3 {7 M7 P! \1 y* C4 A8 Z6 P( G3、样机结构信息：

3 W+ P3 b- V+ K% e) V. d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。

3.1、电路原理图及PCB 版图：

: I: V+ i) W  e2 Y: r（1）原理图：
3 }) x) B2 O# J
* \1 Q2 R# w0 L* L. v

（2）PCB 版图：

) y0 U1 @# m+ v- V) H( a# F) \7 P

7 }6 n8 f! Z, ^4 q3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

3 ~) G  m7 A2 @( E# x$ g" _5 M, @

（2）规格参数：
, O  y; G: v, ?* A' t  M2 Y9 F
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
* J. D3 M6 T/ o( R, _1 K4）次级: 三层绝缘线
# j) U1 `* w' c( F5）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）；
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）)
/ X+ n3 [# ^3 B) u* L8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
5 e$ W8 E# G( N: k9 o0 Y9）成品要求:浸凡立水

(3)、变压器参数：

6 @2 }- P: u4 e8 Q2 g6 m4 W% Q

（4）、变压器结构图：
# l3 O7 l0 {# P$ l  {% v

3.3、元器件清单：

' q# Q( N( v' m1 X7 c4、性能测评：
6 E# L3 O% V9 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。

: p/ M0 U: s/ _; p; x! t2 F& B, y4.1、输入特性：

# _" E/ I# F7 N) m, O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):
) U% g& Q8 y1 E4 a9 P" Z
: x2 R' T0 [* C! z; i5 `* x# S4 e

$ d7 Y  ^" ^6 g! s! Y0 X3 V( M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:

7 d! t% b/ m- f9 h

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

7 S$ F2 ^8 v* r1 N/ @' W$ a4.2、输出特性：
" Q. O. s5 {' I; W
注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
) b% [# ~# n, Z" [: `9 ~. |
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:
) Q" H% }0 ~3 {% }' s# `5 I+ _

4.2.2、输出电压纹波：
. D/ F3 R5 f% |! H5 V. C
9 z: t* g4 ?3 f: F4 t( e. ~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。
  c  H: V3 J/ d! U1 g
* b0 Q% {7 u7 h0 J表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
6 ]0 D$ M' J$ r; Y. i; u

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

/ d/ |% f3 F5 U: H+ R' B

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

; D/ \2 ~7 H) K) X. u

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

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

4.3、保护功能：
( o  Q4 `; Y* g7 q. ]& v
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
, b4 ^- T: s- g/ x" K3 z
4.3.1、过流保护：

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：
+ A3 W% m$ v5 r' R
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

+ _1 Y  T$ i( ~) L2 J2 t! ^- Y

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

  x+ W' C7 E" J6 x9 K7 X0 t5 G% z) F

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

) g* V7 B( S+ d6、EMI 评估测试
2 |: _" ]# R6 h+ l4 Y& g" S7 i
测试条件：
+ E" V3 W5 x9 G/ o" t/ c
; ^! u2 v7 y+ z( T; ^输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
' O: i- q! h; M/ k; O. B6 P" N负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B
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- i2 |3 n4 g0 t$ C* F. }1 c% ]

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

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辐射测试PK+AV