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

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文章概述

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。
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1 i  A( p5 O& X" M7 v; u1 S, ]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。

- I* O  l" t$ @) L$ F1、样机介绍
1 m; r- r1 [* J3 ?* i9 \
" U+ I% ]& m0 L5 ~6 P! E7 B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。
  J4 v, T$ z- `2 v. V. {

CR5244_12V1A 工程样机示意图

CR5244 芯片

# X/ X. j/ j% l- QCR5244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。
5 n) W+ o# O0 w
特性

  @% X& v2 G; u/ z, U1 @4 f● 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；
6 V5 X5 o$ y: a0 K. s● 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；
0 h% {2 h7 c# N& B9 {● 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”
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
* |. N1 o. p) B7 P# W! w● 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

; v7 m2 O3 N" a+ R6 j& r! D● 电源适配器
3 g+ V: K: \, Y/ V# {' R4 n
/ z& X+ ?9 `' ?& p● 开放式电源
) ]7 y) d9 N; P, U8 T7 t$ n3 ~
● 数码相机和摄像机电源
$ V) x  }% R* _; ?- k9 {# Q. L
! Z9 `) M4 m; G6 v  s8 X- j● 电脑和服务器辅助电源

. X# e8 G7 Z+ D● 机顶盒电源
* N- j. a9 p( c! O6 c
● 掌上电脑电源

% p# C1 `  n8 s- J0 G0 B2 `引脚分布
7 S4 k8 B6 f( Z3 |# {! N
/ h* v( @3 ~1 b) w9 o7 d( R% Q# L

2 v8 V+ F0 k1 Z% H  t: {引脚描述

$ c) {4 M" k! C

典型应用
1 A8 [, a9 X* L+ L9 m3 J/ l

! A* G1 _2 x  L9 a, K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。
; s+ {9 q5 f- F1 s
. ^( h& w# ?4 ^- o" M" r9 H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。

& e# j6 q6 G- ~! Q$ ~2、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。
/ I/ i9 l% D, W8 g+ K0 J
2.1、输入特性：

8 J4 I( _. M: Q, ?2.2、输出特性：

2.3、整机参数：
7 H8 V! N; R, d+ C( X/ y

+ B3 O$ C7 {( D4 s3 B# @+ v5 E. m: X2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
0 P* X* l' R% N$ M: \

2.6、测试仪器
+ S7 {/ ]% {0 c, O1 Y1 _

3、样机结构信息

8 b& t* _  L, r4 Y' u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。
  j+ _6 @( S# n2 B
7 N- C) ^7 W5 n9 F3.1、电路原理图及PCB 版图：

5 i/ @/ S# J: r4 D（1）原理图：

（2）PCB 版图：
0 s: ]) r9 i1 u9 L6 `9 s! G" C1 ?
$ f! M: [) m6 q4 N6 [! [% `* L

! m: {* Q* \7 J; ?

3.2、变压器绕制工艺：

（1）电路示意图：

' X8 }) P& Q$ Z) e3 F2 _$ N（2）规格参数：

1）骨架：EF20 卧式（10PIN）,Ae＝33.5mm²；
% v: d. }. \7 U0 N' u/ U2）材质：TDK PC40 或同等材质；
4 q$ m% H- r# G, C3 I7 c0 K$ S+ m6 z( p3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线
" A4 V. q: t% r: P4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
& T: y1 w& ^( N  Q& M& E$ d7）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

（3）变压器参数：

（4）变压器结构图：
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7 M' D7 A4 h& O9 Y+ w  f" F

3.3、元器件清单：
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# r+ e; s! r, D* b0 B0 b( ]4、性能测评
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- J3 n0 n+ I$ G! D" A0 \- P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。
" s7 I  S. f# [& w+ r; p$ E! ?
3 \- m4 p1 G/ T( p( Q4.1、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。

. u5 ]9 c2 T0 E$ ^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
% l. M; N+ ^# |( X. S

6 p' L" [5 Y) ]  l9 T表3、输出外接24AWG 1.5 米线测试的效率特性:
( R/ Q6 P7 |- C9 D% D, U

8 l5 c/ i7 h9 Y: d表4、电源板PCB 端口测试的效率特性:

4.2、输出特性：
- G1 u; ~; @4 C/ M/ z  K+ K) E: B
注：以下数据均为外接24AWG 1.5 米线测试；
% c% I( I! E. W" Q) ?: P* p
4.1.2 线性调整率和负载调整率：
- l, n& y) m* D: V3 E# p% g; D
0 a) y, O3 H1 L* S表4 线性调整率和负载调整率:
5 @: F+ p( l5 s& v* l3 Z

4.2.2、输出电压纹波：

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。
" M" F4 D) o/ E) t" R2 I4 z/ A0 s3 ]
表5 电压纹波测试
, m; M! L% n, T

  L# }) w. z# P7 |纹波噪声波形图：

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

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

* Y% J* Q! R4 u8 w! x2 o+ U! A

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

- k. `" O  Y  T$ n

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。

0 R" b$ t2 P% P5 O  J) J4.3.1 过流保护：
8 f4 z: r  k9 {$ k: J

" l$ h& ]( h+ k3 G3 y8 B5 D1 ~2 n4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A

5、其它重要波形测试
+ R- y% C; @8 D
0 f. Z0 G3 H# V* F- B$ FDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

& c! S: N$ P7 b* C- S/ f

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 启动时间=2.4S

7 u2 k* @# r; v5 G: K

AC264/50Hz，100%load 启动时间=980mS

6、EMI 评估测试
0 D7 q, m2 O" _. B
! [) D/ D/ ?" ?; y4 E( U& t# B测试条件：
3 r/ k% |% B, Y! T/ {2 o
输入：230VAC 50Hz ；
# \. i( ^& b9 l6 z& o9 M输出电流：1A ；
* U  l0 Z1 t9 @, h, ?2 x负载类型：电阻；
& W" a% q1 ?  j( D. F* P+ C& t% H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