打造高效率低成本的12V1A电源适配器方案，这颗芯片至关重要

思睿达小妹妹

文章概述

8 u/ v+ z$ ?) n本公司主推的CR5244是一款高性能的电流控制型PWM开关，适用于待机功耗<100mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源，而且它可以完美替代XX2358。

9 d+ e% F8 u) [/ |; F* ?) b本文，我们将介绍基于本公司主推的CR5244_12V1A 电源适配器解决方案。

1、样机介绍
- b- n& O; n8 u" _+ o3 C, B. H0 M
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12W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5244。

* v* j5 d3 X/ |

, \, T2 K" n" ]$ h

CR5244_12V1A 工程样机示意图

CR5244 芯片
& @  q' V: U# h
CR5244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。CR5244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。
! I6 u! r5 c, Z+ d! c" c7 N% n
特性

● CR5244 是采用内置600V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
/ A& C* \+ \" a( {7 z8 j5 A● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
( J/ W" L4 ^& u. ]● 全电压输入范围，待机功耗：< 100mW；
- n7 M! i: f% [; L● 输出接24AWG 1.5 米，四点平均效率：>84.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
3 h# @2 K! p4 l1 ]* w● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
- u  f- k- z% h# _* i. `$ q● 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# I3 Y) P, h" C5 |, g6 \基本应用

6 U5 I4 n3 \! ^# ?$ X  ?. M' h● 电源适配器

● 开放式电源
2 x3 C) h* ~* `7 g4 W
' [5 {' K# y1 A' ?' a● 数码相机和摄像机电源

. x: I6 H" H+ B● 电脑和服务器辅助电源

: r6 _5 H& j6 @) M8 m● 机顶盒电源
. _- i% m! f  p1 F" M  x1 Z5 B: D
● 掌上电脑电源
& i2 r1 }  Z7 M, m/ b- x
, {7 p/ t8 x, z- h引脚分布

引脚描述

3 i& {) N3 M/ h

9 \0 p( ^* @, q7 o% P& g/ s3 z典型应用
7 {) Q- b+ p3 z
, l. b. i% t6 L- v8 @5 O) y) J

" n4 E5 s; \; w该样机大小65mm×38mm，AC264V输入待机功耗<100mW，平均效率>84.0%，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。
) C1 j! p# u4 y! h) L
4 y( L; Q/ m6 u" u( b样机的变压器，采用了EF20磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

9 m( M' R( s4 E2、样机特性
/ K2 L- ]) l9 Y. a) q. 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。
, g3 l* j8 Z, |4 M- p$ ?
: s" C) b# L) k8 Q) l2.1、输入特性：
. h, E' ~! }5 C0 L# a' A! h

3 T  K$ O9 N2 A2.2、输出特性：
/ y- Y0 t" d$ O1 ^% Z1 r

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
% Z$ ~9 D0 X- z) r. h" P- G/ g

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

3、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。
# l7 `2 p8 Z' {3 u1 k7 T
& [1 U; M  w- P5 ^, o3.1、电路原理图及PCB 版图：

4 Y* @! K" B! s) m（1）原理图：
* l+ E) c6 p0 n! S; X$ |, Z

（2）PCB 版图：

/ O) K0 g0 x* y4 j: r# k5 T  M

0 Y/ J0 @" ]$ v# O- O

3.2、变压器绕制工艺：

" _/ F1 t, d/ T- l2 k: @, M（1）电路示意图：
. F* m1 L/ e6 F& x) H: \
2 s4 r9 c) R+ l. b

（2）规格参数：
4 |4 W1 D! m! S3 O5 ?3 m# O7 Y
1）骨架：EF20 卧式（10PIN）,Ae＝33.5mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
3 {& e7 S1 ^1 {, v4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
8 c  H0 n5 v. b! ]6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
& n! q+ }0 j, |& R/ j4 ]0 }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
8 z( p7 w# W' U' R/ ^9）成品要求:浸凡立水
1 K8 [; h6 \% M& O8 `" C
8 A+ Z; r1 g6 h' C4 {/ }（3）变压器参数：

（4）变压器结构图：

3 c0 ~* E1 l3 m/ R& P2 p8 |

3.3、元器件清单：

% T* i2 ^5 i  Z/ |- c* k7 @0 z8 r/ A7 F5 \4、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。

) }5 }3 n; v! H2 J" I. s1 }; K' T4.1、输入特性：
$ P" P& T/ e5 \8 D/ ?4 T7 \
8 P% Y, [6 {& v6 ~' S5 K  N* c8 w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):

) }% j- m& p, y; M+ k5 B" I表2、输出带20AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性
& J" k) J8 J. c; o  m

: P# e. ]% u7 n- K表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:
1 k. F; s3 n. S5 @+ ?

& J8 r( v$ W: n: a. c- Z, ?- n- U表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

: v" Z( B- V0 u5 E0 f! l  @  v4.2、输出特性：
( K6 G7 e& y+ ~! ^# Y
: u1 i) C7 B/ d3 M0 s注：以下数据均为外接24AWG 1.5 米线测试；

6 y# k+ Z- [$ X9 ]6 J' D6 Z4.1.2 线性调整率和负载调整率：
8 M2 ^$ o& i$ G- l
表4 线性调整率和负载调整率:
, T- L) o+ M; H

4.2.2、输出电压纹波：
) i7 T! g: s5 h2 n9 U$ _
注：纹波及噪音在24AWG/1.5M 线端测得，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

  y5 k0 R. R) _9 O; j( g7 t8 F2 r纹波噪声波形图：

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

4 ]& M6 Q; x3 A9 |. b

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

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

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。
# M' F" ?7 L& ~  ?
4.3.1 过流保护：

7 g. I9 D6 c4 ]& c+ O4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A
+ I7 R# K1 r1 `$ O, }! d

5、其它重要波形测试

( C2 W6 w7 `2 r- f1 l- dDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

+ ^$ o( q* Y2 Y

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

' K- W4 `" {, @7 b/ w) N9 W% v

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

7 M; l) @0 Y0 r+ Y6、EMI 评估测试

* Q" r' f9 c8 P. ?+ R8 z测试条件：

) e# _8 ~2 w  \1 o) M7 i9 L输入：230VAC 50Hz ；
输出电流：1A ；
- i( F+ n* d9 U负载类型：电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。

! \1 ^2 x0 X7 S8 S

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV

) ?( ^9 o- l9 i/ J* c$ z