隨著移動(dòng)設(shè)備的普及和使用頻率的增加，小功率充電器、適配器在日常生活中扮演著愈發(fā)重要的角色。其中，基于開關(guān)電源芯片CR5241的方案為用戶提供了高效、穩(wěn)定的充電體驗(yàn)，受到了市場(chǎng)和消費(fèi)者的廣泛青睞。本文將深入探討基于CR5241的小功率充電器、適配器方案，結(jié)合樣機(jī)的特性、結(jié)構(gòu)信息以及性能測(cè)評(píng)，助您更好地了解這一領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)向和潛在機(jī)遇。

01、樣機(jī)介紹

該測(cè)試報(bào)告是基于一個(gè)能適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率10.5W，恒壓輸出的工程樣機(jī)，控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR5241。

CR5241_5V2.1A 工程樣機(jī)示意圖

關(guān)于CR5241

CR5241是一款采用內(nèi)置高壓功率MOSFET，具有優(yōu)化的圖騰驅(qū)動(dòng)電路以及電流模式PWM控制器，適用于待機(jī)功耗<100mW的小功率AC/DC電源適配器、充電器電源。

CR5241在重載或中等負(fù)載時(shí)，工作在PWM模式，頻率為65kHz。當(dāng)負(fù)載逐漸減小時(shí)，振蕩器的工作頻率逐漸降低，最后穩(wěn)定在22kHz左右。在空載和輕載時(shí)，電路采用間歇模式，有效的降低了待機(jī)功耗。

芯片還集成了最大輸出功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模塊，從而保證系統(tǒng)在全電壓交流輸入范圍（90V~264V）內(nèi)最大輸出功率點(diǎn)恒定。

CR5241集成了多種功能和保護(hù)特性，包括欠壓鎖定（UVLO），VDD過壓保護(hù)（OVP），軟啟動(dòng)，過溫保護(hù)（OTP），逐周期電流限制（OCP），過載保護(hù)（OLP），SENSE引腳懸空保護(hù)，GATE端箝位，前沿消隱等。

芯片特性

●CR5241 是采用內(nèi)置600V 高壓功率MOSFET，反激式PWM 功率開關(guān)；

●內(nèi)置軟啟動(dòng)，減小MOSFET 的應(yīng)力，內(nèi)置斜坡補(bǔ)償電路；

●65kHz 開關(guān)頻率，具有頻率抖動(dòng)功能，使其具有良好的EMI 特性；

●全電壓輸入范圍，待機(jī)功耗:< 100mW；

●輸出接20AWG 1.5 米，四點(diǎn)平均效率:>80.0%，滿足“能源之星V2.0-VI 級(jí)能效”

●具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OTP、OVP 自動(dòng)恢復(fù)等保護(hù)功能；

●電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較少的外圍元器件，適用于小功率AC/DC 電源適配器、充電器。

基本應(yīng)用

●電源適配器

●開放式電源

●數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)電源

●電腦和服務(wù)器輔助電源

●機(jī)頂盒電源

●掌上電腦電源

引腳分布

引腳描述

典型應(yīng)用

該樣機(jī)大小65mm×38mm，AC264V輸入待機(jī)功耗<100mW，平均效率>80.0%，能夠滿足“能源之星V2.0 VI級(jí)能效”標(biāo)準(zhǔn)；具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OTP、OVP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能；由振蕩電路產(chǎn)生的頻率抖動(dòng)，可以改善EMI特性。

樣機(jī)的變壓器，采用了EPC17磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請(qǐng)見后文詳細(xì)說明。

02、樣機(jī)特性

以下表格為工程樣機(jī)的主要特性，具體測(cè)試方法在第4章節(jié)中有詳細(xì)說明。

2.1、輸入特性：

2.2、輸出特性：

2.3、整機(jī)參數(shù)：

2.4、保護(hù)功能測(cè)試：

2.5、工作環(huán)境：

2.6、測(cè)試儀器

03、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu)，變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。

3.1、電路原理圖及PCB 版圖：

（1）原理圖：

（2）PCB 版圖：

3.2、變壓器繞制工藝：

1）電路示意圖：

（2）規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：EPC17 立式（5PIN）,Ae＝22.8mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；

3）初級(jí)、反饋、屏蔽: 2UEW 漆包線

4）次級(jí): 三層絕緣線

5）絕緣膠帶：M1298 或同等材質(zhì)

6）初級(jí)繞組感量Lp：3mH±5%（測(cè)試條件：0.25V，1kHz）；

7）漏感量LLK：要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測(cè)試條件：0.25V，10kHz）)

8）耐壓測(cè)試= 3KV 5mA 1Min

9）成品要求:浸凡立水

（3）變壓器參數(shù)：

（4）變壓器結(jié)構(gòu)圖：

3.3、元器件清單：

04、性能測(cè)評(píng)

本小節(jié)對(duì)工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測(cè)試，以下詳解了測(cè)試方法及結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來看，以下各項(xiàng)測(cè)試均合格，能夠滿足大部分客戶的要求。

4.1、輸入特性：

本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90VAC到264VAC)和不同負(fù)載條件（空載和滿載）下測(cè)試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表1 、無負(fù)載待機(jī)功耗(無假負(fù)載):

表2、輸出帶20AWG 1.5 米線測(cè)試100%載下的輸入特性

表3、輸出外接20AWG 1.5 米線測(cè)試的效率特性:

表4、電源板PCB 端口測(cè)試的效率特性:

4.2、輸出特性：

注：以下數(shù)據(jù)均為外接20AWG 1.5 米線測(cè)試；

4.2.1、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率：

表4 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率:

4.2.2、輸出電壓紋波：

注：紋波及噪音在20AWG/1.5 米線端測(cè)得，此線端并聯(lián)10uF/50V 電解電容和0.1uF/50V CBB 電容，示波器帶寬限制為20MHz。

表5 電壓紋波測(cè)試

紋波噪聲波形圖：

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

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

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

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

4.3、保護(hù)功能：

以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測(cè)試。

4.3.1、過流保護(hù)：

4.3.2、短路保護(hù)：功率計(jì)限流電流為2.5A

05、其它重要波形測(cè)試

DRAIN（綠）端、CS（藍(lán)色）端波形圖：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 啟動(dòng)時(shí)間=2.4S

AC264/50Hz，100%load 啟動(dòng)時(shí)間=980mS

06、EMI 評(píng)估測(cè)試

測(cè)試條件：輸入：230VAC50Hz 輸出電流：2.1A 負(fù)載類型：電阻 限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B

傳導(dǎo)L線測(cè)試PK+AV

傳導(dǎo)N線測(cè)試PK+AV

輻射測(cè)試PK+AV

關(guān)于思睿達(dá)微電子

思睿達(dá)微電子是專注于ADC、DAC、PoE、DC/DC和醫(yī)用霧化芯片級(jí)解決方案的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品，希望將啟臣在電源行業(yè)18年的積淀與堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時(shí)也可以提供芯片級(jí)定制服務(wù)，一“芯”為用戶的安全和可靠。

審核編輯 黃宇