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

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。
* k, B3 }4 `: o, O8 L  U
9 X* x  T$ }) p3 ]1 Y$ r2 W01、样机介绍
( k! a0 s1 A7 l& v% g* |2 a- [% h
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。

  m, U5 Q- n# [$ x4 j5 A% m

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

9 x( m* }- E( @& i0 ^" D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。
* m/ l8 a' f- i' i
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。
7 v3 e/ t) [4 K/ h- l
* p" ]0 p  @( w8 n+ v# x+ i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。
2 L: K  Z. |* M6 q# A+ J
9 \/ y% W$ {7 o9 n6 C* `5 t芯片特性
. k$ W/ T0 @7 @" n
● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

; `# Q; q! L& g! g● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
, k# P3 E1 G9 p
* b0 k8 ]# e1 i3 T2 p/ D2 x: d● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
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● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
, n9 O# B: L8 [! l% H
● 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”
1 L* f( k9 N. y6 X3 X: P, q) f
! X3 d. H3 {  h2 o0 P9 Q' Y● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

2 v1 m3 I/ B) k' Z: ?. t● 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。
; {) L* j) e. z# W, V/ T# c/ H
基本应用

● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
3 N* \4 T* R) q, [* K; T● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布
3 K( S% ^  ^2 D' _

引脚描述
5 u! @7 s, J+ M2 @0 S) V# P! {
; f/ i" D/ {1 T, _( ]; M$ B

# R( C, [8 B; d7 r典型应用
; a# R1 X: g0 ^3 i( i; z: V

1 E* p9 `2 Z0 J; {, {1 h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。
7 {5 \# f. i; X" T
02、样机特性

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：
  E" P4 j' J/ E

2.2、输出特性：
, a' O  B$ L- B6 l+ U; H

2.3、整机参数：

, I3 \7 L# a: h0 F2.4、保护功能测试：
# e0 K6 V4 _- |% ?

6 E/ {4 O$ j/ s2.5、工作环境：
; m6 ]0 u9 B) ~

# [2 p  }! @, A. n/ n2.6、测试仪器

/ L; p5 T4 i4 K7 {8 @03、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。
$ R/ {; M/ u' C2 X3 u) Z1 K6 U
3.1、电路原理图及PCB 版图：
* U6 s3 [0 X* ^
9 [. K5 p* n1 ]/ E4 B（1）原理图：
& h$ S) T6 [4 S; p2 H
. r/ Y$ ~4 A& [9 g9 h% x* L( n

（2）PCB 版图：
' d% H. ~1 A2 a: P) m8 u2 H
" D9 M5 P8 _3 G

3.2、变压器绕制工艺：
/ ^5 ~6 p( ]$ ~. _: V- V
1）电路示意图：
, n- [0 z! L% ~

（2）规格参数：
1 l/ d. w+ N2 z
1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
7 n( M2 w6 D- q7 |3 _. W2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
+ e6 M9 i! y+ d8 F5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
) V# `0 g* M' X) L/ k6）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

; B( J5 C  R$ `. z1 R(3)、变压器参数：

- p! d  q5 @  n1 A- Q/ a- y（4）、变压器结构图：
' `- D4 C2 j+ o3 ^

3.3、元器件清单：
+ E! E2 X# r6 [7 n- Q7 m9 Q: ^2 E

04、性能测评
7 q% [  _/ ]. E! ^4 i" x/ Y
8 P/ x, W7 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。
% I9 e: ]. K8 K& \& M( h$ @
4.1、输入特性：
2 b1 Q( W& y' V& S4 k
9 M0 ~8 [7 |  S% {. G8 }: q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。
+ N2 \, K2 w' x
表1 、无负载待机功耗(无假负载):
2 D6 p0 U8 G) L% d1 h

4 w: ^; L+ x- Q' K+ d3 _5 P
表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
: E! `7 Z. n) ^5 }; v

1 s& D. \; C! W0 M/ K
表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

4 y- d* b# h2 X  M3 D# F
$ \- G, k! X! ]8 L2 `" [" U/ `# C表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:
+ A$ N/ x5 E2 G0 f

8 A. m. T" j, p( Z4 p) L4 x. A4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
  I% Q# m% J8 b. N9 W2 T
" c/ m7 }) h% ^' ~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:
+ X( J0 [* A( C# V& l( F' g

4.2.2、输出电压纹波：
3 C- {0 _4 W8 C% r# Q
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。
; V( z- e) |' ?' s; A. }: ~
表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
4 U0 D2 Y% k4 C
9 [  D4 }7 S6 L- G- N7 H. K9 w

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

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

( C( k- u$ Y$ H2 U4 R

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

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

0 O! N  F# _/ }: W1 ]. h, D4.3、保护功能：

; G8 e% B, R& K' `以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
) Q6 _+ o. m3 Z0 ?

+ i- L* z0 U2 V& q% j3 z; i" @4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

" D& H% D( R* j4 P8 y% u05、其它重要波形测试

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：
! H# {* ?7 D! \  b9 u* E1 u0 u

AC90/60Hz，100% Load

. U0 O* P5 I" f2 Z; {) Y" Z% x

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

5 V' Q9 u" x9 Q; q, v! |1 A

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

! s- r& t. ^8 b

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

06、EMI 评估测试

测试条件：
- p- V' j# u2 q) T) r7 u
输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV