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

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# x8 U6 m( v4 G8 {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。
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' S; }/ J- Q( E" `9 P7 T* [01、样机介绍
5 F/ [) c' i3 p6 K3 H& C- C
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。

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CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

$ U( {" D2 R2 \2 j7 [关于CR5241
9 Y, c! J& l9 B* G! O
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。
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, Q* E5 S) ?7 A  `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。
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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。
6 D; X, {; ^$ _/ f8 R/ l1 L
% I% s7 m( A( O2 B9 h  i, b0 H, Y  x芯片特性

● CR5241 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
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" `; |7 L! E$ A! K% r% T4 A2 F- W8 C● 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；

● 全电压输入范围，待机功耗:< 100mW；
5 p- T! d- a8 C$ w( J+ ^4 T
9 \( ]4 G/ K; C; v# b3 {8 t● 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”

& \  D$ J$ W0 j● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

& S. [6 T5 i9 y' e● 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
  Z. K7 G& E6 f: p6 K
4 x" f0 |  O  }● 电源适配器
* N( I: k$ {2 Q% E● 开放式电源
( {% F+ r3 G1 q; c. D● 数码相机和摄像机电源
( ~8 K/ U  T- n# F5 b( Z● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

) h3 [$ B- ^$ T3 t引脚分布

引脚描述
0 q/ M0 J7 x) r- v% N: _; v( U) h

) o# N3 n5 u/ O4 w' L/ u典型应用

! \. F5 B9 U* |" Q  |

0 L6 `( F5 D7 S# m, `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。
5 E1 J) \5 w/ j% y1 T, c, d$ ]
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。
1 u: U1 {% B1 f4 X3 {! P- z
6 ?. q% y* k2 ]/ v- I5 l5 N2 J02、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：
6 [0 }2 Q" q& @* q( \0 N! Q1 o& P

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：
; v' p+ [3 a# h  M" E3 i* C

! O' P1 Z( U+ C. {2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
9 \. @; M2 W4 U% U% D6 z$ p

2.6、测试仪器
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: ?$ c& K  F. D; t03、样机结构信息
% S% n5 V6 ]& |9 h! }
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：
, Z* y+ C. f7 Q; m
, m2 a  F- L/ f4 Q$ Z4 j1 X# \（1）原理图：
$ k  ^  l# S/ l6 K# @$ w2 t
6 p2 g7 {# |7 k2 ]

（2）PCB 版图：

4 Z3 r; @- P# X3 _, \3 I. V

; f$ P& R+ r  e+ ?* H( u4 H; P

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

/ x. C/ A, T) b  z

（2）规格参数：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
- B; J) @( Q9 U2 y( I) E+ I3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
: ~2 g+ }: b2 C7 P' M! [5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
% i  {2 X5 g# T6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
5 x0 G+ q. X4 p2 l* e! |/ B* y& t7）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
; y9 N3 K4 ?% C+ A' \. u" {/ d
(3)、变压器参数：
  C" M* q3 k! L" b1 D/ ~! K

) W! Q1 D2 m* g' {3 ^* N（4）、变压器结构图：

3.3、元器件清单：

) I/ O" L' s9 U7 ~2 e% a. j

, f5 A- J1 g& G& ~3 Z04、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。
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, l1 ]' l2 P9 \0 \6 F( Z7 Z1 w) p) x4.1、输入特性：
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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。
& l  C% ~. @( O/ e, J  |! r' b
1 G& c% Q4 K! g) ~. }表1 、无负载待机功耗(无假负载):

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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:

表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

: r1 _2 D) ]) y" H4.2、输出特性：

3 ~$ Y0 l: g9 P6 P1 p4 K4 t/ l注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
1 |7 _" {$ f  l. n
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
/ k, Y" [0 r- z6 u
4 S6 ?0 N% V3 T1 Q: _  W' H5 ^表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：
; ?5 d7 m; L. b0 [' t
8 M1 |* A/ x9 i& c! F* K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。
% M% Q7 [# s. a" Q/ x0 l; M
* y/ }# K" _' c4 r6 H表5 电压纹波测试
. S* P; v6 g0 f

纹波噪声波形图：
4 l8 T, \3 }! g
1 [' j/ X# s& V5 Z3 u

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

8 K+ s  j  g4 w5 ]

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

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

  V* t$ d/ ?- L7 v1 H' I

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

7 O; k4 h* o- n4.3、保护功能：

3 {/ P: h9 M3 s1 w9 w以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 z$ t! e/ ^" `2 {, b5 F" E2 v
2 O( y8 y) S% d& c2 H: X3 z4.3.1、过流保护：
3 K# ?5 _5 y1 V# Z

4 L! j$ p) B" P; |, R: e, K  }
4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

9 b8 p9 r- Q7 |' C0 W$ o05、其它重要波形测试

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

0 v; k# E1 e! R9 |) ~9 Y, I! m

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

' j" S$ _$ f5 u; U, I5 }2 t

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

06、EMI 评估测试

测试条件：
! [% ~, B. ]3 |8 Y5 I/ l0 i* `; u! c% S; s
输入：230VAC50Hz；
输出电流：2.1A；
) @$ ^1 [$ {4 O  R负载类型：电阻；
( V+ w$ ?( c, \% K3 `7 w' q1 ^, h限值标准参考：EN55013、EN55022B
) A1 i( _  Z& O% ^( M. ~
4 Q5 }. o/ B1 F1 z" B7 t" v& |% ?' L

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

  R5 m2 w" z7 Q+ h8 f6 @

辐射测试PK+AV