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

$ o& |# H3 ^4 s+ N
概述

% L/ o3 w+ e* P$ _. Y% D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。
( Z9 [+ Y" a  i3 L8 r% R" k1 g
1、样机介绍：
2 g5 |1 j0 i- O3 y
0 a7 |' e0 ]9 F5 s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。
7 E; x4 s! W: o
; n6 z; j  G2 V5 K  _

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。
( a) A3 Z! S. `3 U* \
1 L1 r- e+ C" ]2 P' _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。
5 w) q& t/ b9 S
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。

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。
芯片特性
' \1 c' h: r6 m5 E5 x% I
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
4 B: ~* @! j3 T8 I7 G6 z) W
1 K/ B  O; ^& o% O● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
7 x8 C1 c1 R5 c3 W
8 T6 _9 }' _5 k5 L● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

4 K* ^- }+ g: D4 l) H8 a4 ^● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
$ w4 y5 g5 S* \8 w' 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”

% j& f/ c( b$ l! W( a! W● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
! ~  f7 i4 D- _1 K* B# Y8 U5 C
$ u4 G, d) y# s/ _$ O- U! |● 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
0 I9 y/ V' k. ^3 H
开放式电源
- I5 u- K8 `4 n1 v+ h
+ V1 t5 q) G9 T* d6 C数码相机和摄像机电源

电脑和服务器辅助电源

% A1 f0 }! T6 n机顶盒电源

' P; }# n: Z# Z7 v3 l6 B) G掌上电脑电源

引脚分布

8 h$ y4 D* p0 U8 U7 o( W* ]9 C引脚描述

0 g- ?9 g; V2 a: [$ x0 {. l

4 K2 N$ I6 g. x; ~: q2 ?典型应用
$ c- J& N; L7 W& w( d  v
  A- a1 H& ~5 t, t
+ F0 d* {4 d. S" P5 k$ W$ h

' s' u5 {. J" v( P# V0 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。
( L, {( Z- z5 k6 J+ t2 Q
" o  {  b" s' X, Z4 A8 h2 a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：
9 I2 j7 T$ m% O# @4 i' t7 E  O
; d# K$ f( Y0 u* `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。
- {3 ~& d+ K$ k  u9 N- b
  h% C, B* }% W/ t+ [( b2.1、输入特性：

2.2、输出特性：
( F3 U* C$ A1 n/ T' O! b2 P

2.3、整机参数：
7 t/ U- F0 D8 ~& V

/ V: j& ?3 K+ |' S1 @2.4、保护功能测试：
4 ]0 C1 `* H5 s4 c

' R  R# y; N; w' k% F5 z& V1 T+ Q: e2.5、工作环境：

/ w5 f% j7 L& A
2.6、测试仪器

" C$ J$ [7 \7 p( M5 G$ T3、样机结构信息：

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。

) x$ l- Z9 K/ F- X9 s' \; K  \3.1、电路原理图及PCB 版图：
' v' D6 j8 _3 A5 Q  ]
（1）原理图：

（2）PCB 版图：
1 @5 |) h/ d1 S: X. [" [3 i! F
* l, v: }0 G' z! e0 q# O3 {# ]

1 D: K8 Z! t! @6 F: r0 y5 ~* r3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
/ G* E% M& G. h, E9 _6 R  W
: K! S& E' p+ ^: e0 L

* v" d% J/ K$ }& H" R9 V（2）规格参数：
4 n" |. S0 e* _$ Q+ e/ R- |( p( ^
1 |7 Y" y0 B+ H& R/ E$ T! H6 F* o1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
' n( D/ V1 b9 }7 L: A9 N3 N3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）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）；
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 @$ C9 s2 r0 B' k（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
+ x: @( `+ E* P6 t( J6 I( u& u. `+ `
) h% n& b# d8 q9 p

5 m0 G- v  g3 b0 d4、性能测评：
; J) Y# ], F) `( {# f$ f* U+ J
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：

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。

, g. n) T3 ~/ p/ f: `6 W& @% G表1 、无负载待机功耗(无假负载):
( B$ l# q' O4 |  q

0 L( S- e3 v( H) a; |9 V表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

. E! Q5 `& p! n( W" {" X$ p

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( r2 [" e' q, r

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
* d/ g9 R. V/ q* W% l' ^
# L. O  |5 T9 @& _9 `

+ `& l3 }2 ~& T4.2、输出特性：
$ h9 G( _% E, ]
0 n+ I4 c% {* X. T% c3 u4 ^注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

$ k8 Y6 t7 K- }# t  C4.2.1、线性调整率和负载调整率：
' ]/ @8 L! y( h7 x* s
; g6 j: J; r! E/ V表4 线性调整率和负载调整率:

2 o4 r; ]$ x7 i! g: ]2 C4.2.2、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：
0 H- v% _9 |8 Q* c- k
: ?. p5 L' Q1 H

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

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

4 J% ?1 P3 a1 Z0 {) x1 e

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

5 N$ L0 L4 V- p+ B" i8 \+ `" g) t

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 D+ }  X$ `! e, S4.3.1、过流保护：
/ ]9 ~0 r+ M* q% U

: [3 @1 \" p( L9 b1 \) C- i0 B4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

5、其它重要波形测试：
. m( y) }8 W1 F# z
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

  P! b) q& b" i

AC90/60Hz，100% Load

$ B& z# w; X. O+ x/ U

AC115/60Hz，100% load

. j! x3 [8 B0 x

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

% K' l5 H6 @# ~6 V6、EMI 评估测试
* p3 }7 z3 @2 t* m* [" Z* c
测试条件：

输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
2 z; x" ?5 x; }5 B- Q" `" d负载类型：电阻；
! f3 s3 o# s% E3 D限值标准参考：EN55013、EN55022B
: W/ c9 c9 C9 @

传导L 线测试PK+AV

' E: j* c- \, W- L, E1 B/ n3 ^9 S

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV