一步到位满足充电需求！安利你一份实用的10.5W充电器方案

思睿达小妹妹

5 V4 C* V# n* U% x
本文所介绍的是基于本公司主推的CR5241 10.5W充电器方案。其中，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。

! H6 R. c! v6 l01、样机介绍
  `7 e2 O5 e9 u* @3 b
, O$ c$ h+ J2 k- h- `+ b- P+ @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。
+ B$ X" a: q" G7 u7 z8 `9 R  [1 N. N: B
8 t3 j; q  ?* ]+ F. w

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

3 \8 X) a" d' C! m" _关于CR5241
3 u+ Q+ U7 \9 Q6 K+ }: D: j
# I; r  X6 Z$ X5 ECR5241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。
  Y. S0 l+ I6 G( Q1 e
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。

0 g* P/ A4 T- m- x% V0 V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
: o; b5 U) p8 n5 ]! _
( x" b: j+ J: Z; c  ^3 @$ I; J0 b● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
  J& ~5 Q9 G% o' o4 D' x1 O
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；

● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

. |. C7 t0 F1 D! y& \1 _1 q● 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”

● 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。
  w) W- T0 N  K& m8 Y! O# i
. K% b9 L  g, t- E基本应用

' @% Q( E9 `# j/ _● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
* w/ U2 m1 M; U/ [8 \7 [● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布

' g5 a* z0 d/ w$ K

引脚描述
* L5 L# R4 ^& W" W  u' }
0 c! I& i* }0 r, E

0 x: ~& D8 y; U# m+ I. |0 F  s典型应用
6 c) h$ M& l* R, q6 |! L4 R7 u
: v- F4 Y; u* U* m8 \

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。
* y* F; C/ z' Q% c4 V7 ~
$ g, K( W1 b. Z, J02、样机特性
5 T& t. ^+ q5 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。
+ _; S/ \3 f) [+ `2 F  M3 A
2.1、输入特性：
! F, g% l! a3 {7 v1 @. }) j

2.2、输出特性：

( W. ?) k/ i1 _" h  o6 i; s4 y2.3、整机参数：

+ w, h0 `5 G6 W  I0 E2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
. v$ Y8 k1 C3 O2 v; n7 h6 p- S. ?

% }$ E' }+ ^# m/ \" ^2.6、测试仪器

/ W/ s3 i4 U, U) k2 n03、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。

3.1、电路原理图及PCB 版图：

（1）原理图：
; Y% T( D( k6 I. \4 Z) Q6 ~, {

（2）PCB 版图：
5 |- T  a2 b1 G7 t; e$ _
* s5 Y6 l( m8 O# l

8 h5 M- w, `7 T

. u2 I& |9 E; J& F0 r; _3 x+ [3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：
5 }: Z1 V8 L1 |7 c: s- }
% W. N3 x9 T% e& I  v9 Z3 N

（2）规格参数：
0 J1 K& J7 D1 b+ ~1 ]
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
9 ~, Y* ]3 l$ j% W' @( X8 n2）材质：TDK PC40 或同等材质；
6 P# C! p8 f: f# T8 I3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
9 b( }' ?, l; z. V) d; ]& `9 q6 `4）次级: 三层绝缘线
& ]1 W* E5 u5 U* A0 I7 t* l5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
; C! k* E7 Z( t+ A, h' C6）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）)
  P2 Y" Y  O2 @) ?8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
$ R& _, A# I0 E( W. Q
(3)、变压器参数：
! s% _9 J+ [! H: `( i& [, ~* ]

（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：
8 [0 V, E/ s8 v. \5 s

04、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。
1 S1 m+ g5 q) e4 f, H  l
( V; }* C% t6 N$ o# M4.1、输入特性：
0 `% a7 q7 s$ [! |: l3 J, M  h
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。

% x# p: i- V% M8 E" h1 b表1 、无负载待机功耗(无假负载):
% b3 q( `' w7 K5 f4 f

表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
3 ]; K) N" k7 n

& ~( M3 V6 U8 X& b( }: t
7 _3 [# m& t7 N* S# k! u表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

0 k# C* K$ w, l
1 j) p, ?4 W$ S! s. v+ O表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
0 _, t0 ^: R5 H1 _3 D8 o

4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

" ^) y. x" A) {" `: B' [$ Z4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：

& j  C+ I: N& Q3 c$ Z! ~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。
% q; o, q7 I  ^0 V. Q
表5 电压纹波测试
. V, e; p0 M7 g7 p" S1 W' \  B. P3 x

9 B0 f' [$ L; U* x纹波噪声波形图：
5 a, H7 B! y0 V' s  s4 k

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

8 x5 Q5 x, \$ b3 q) ?3 m3 D

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

) T: X/ l/ x( \# l- Y

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

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

4.3、保护功能：
" |  T  @. T3 s: }4 ?
- v3 v7 V" L5 Y$ h2 N以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 ]: p& H9 k' ~2 G) j% q! N7 g
4.3.1、过流保护：

8 x! K4 A* j. ?2 q
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

; ]. J2 M% Z$ y05、其它重要波形测试
  A% v1 F0 d# a: P) \# Y
DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
! W0 E$ ^- L* M) V3 p/ }9 g

AC90/60Hz，100% Load

, a7 |+ e* _' R) x! w2 d

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

) C/ d7 ]' s) ]; D2 N8 V3 b

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

/ K# b  U& |( z1 `/ B8 I

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

06、EMI 评估测试
% U. j* o. v0 o: O) S7 u
; _# [; c# D, o测试条件：
1 c' ]+ b# u9 ?. K5 y: |. U9 I  \
输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
. z* ~' h: m/ P) x0 M! R限值标准参考：EN55013、EN55022B

8 T. E# `3 _$ M( L& h/ ~8 A" x& H0 @

传导L 线测试PK+AV

: V2 w- f8 E: H. v! g$ g

传导N 线测试PK+AV

5 _+ w5 ]: U7 z$ ^# f

辐射测试PK+AV