小体积、高性能！这份接地气的USB电源适配器方案，请收好

今天小编给大家带来的是一份思睿达5W USB电源适配器解决方案。该方案是一款基于CR52177SC设计的，全电压实现5V1A输出的USB电源充电器。设计紧凑，体积小，成本低，效率高，性能好。满足当前最严格的能效标准，包括DoE VI，CoC V5 Tier2。话不多说，我们开始正文，小伙伴们赶紧收藏哦！

1、样机介绍

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5W，恒压恒流输出的USB 电源适配器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR52177SC。

CR52177SC_5V1A工程样机示意图

CR52177SC

CR52177SC是一款外围应用电路极度简化的高性能原边检测控制的PWM开关，具有快速启动功能，启动时间更短。CR52177SC内部采用了多模式控制的效率均衡技术，用于减少芯片系统待机功耗和提升效率，同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术，保证了芯片在批量生产过程中CC/CV输出精度，内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围（90V~264V）内输出恒定的功率。可以工作在双绕组和三绕组应用系统下，自供电功能保证芯片能够在任何条件下正常工作，极简的外围应用仍然能够保证电源系统的稳定可靠工作。

CR52177SC集成了多种功能和保护特性，包括欠压锁定（UVLO），软启，过温 保护（OTP），逐周期电流限制（OCP），FB引脚开路和悬空保护，输出短路保护，前沿消隐等，使得芯片具有更高的可靠性。

芯片特性

● CR52177SC为内置850V BJT的原边检测PWM功率开关；

● 低待机功耗和快速启动，无启动电阻；

● 无CS 电阻和VDD自供电；

● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP自动恢复”等保护功能；

● 原边反馈，无需光耦和TL431,可调式线损补偿；

● 无需FB下偏电阻；

● 电路结构简单、较少的外围元器件。

基本应用

● 小功率电源适配器

● 蜂窝电话充电器

● 圣诞灯、LED驱动器

● 替代线性调整器和RCC

典型应用

管脚排列

管脚描述

样机特性：

● 高效率，小体积，良好的EMI特性；

● 满足当前最严格的能效标准，包括DoE VI，CoC V5 Tier2；

● 具线损补偿，恒压/恒流模式；

● 全球通用电压设计。

该样机是一款基于CR52177SC设计的，全电压实现5V1A输出的USB电源充电器。设计紧凑，体积小，成本低，效率高，性能好。PCBA尺寸仅为：33*29*17mm；样机在AC90V满足启动时间的条件下，实现AC264V待机功耗<64mW；典型平均效率75%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±3%的CC/CV输出精度；具有“软启动、OCP、SCP、OTP自动恢复”等多种保护功能。

样机的变压器，采用了EE13磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

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。

2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

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。

3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB布局&布线：

PCB顶层布局

PCB底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE13（5+5PIN）,Ae＝17.1mm²；

2）磁芯材质：TDK PC40或同等材质；

3）N1、N2、N3：2UEW 漆包线；N4：三层绝缘线，出线加黑/白特氟龙套管（A 白/B 黑）

4）绝缘胶带：3M900或同等材质；

5）磁芯中柱开气隙，初级感量Lp：2000uH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

6）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)；

7）耐压测试=3KV 5mA 1Min

8）成品要求:真空含浸3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：

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。

4.1、输入特性：

本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz到264V/50Hz)和不同负载条件下测试，得到待机功耗、效率及平均效率。

表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB END）

表4 效率测试（USB END）

表5 能效等级评估（PCB END）

4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出恒流特性：

4.2.3、输出电压纹波&噪声：

注：纹波及噪声在USB端测试，同时测试端口并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。

 

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

R&N @ AC90V/60Hz,100% Load

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

R&N @ AC264V/50Hz,100% Load

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

4.4、温升测试：

40摄氏度恒温箱满载极限温升测试

被测样机加装专用塑料外壳后，至于密闭塑料容器内，测试样机IC,变压器，肖特基二极管温度。以下温度为平衡后的温度。

4.5、动态测试：

输出动态负载电流设置为0.9A持续5ms/10ms，然后为0.1A持续5ms/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/uS。

 

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

 

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

AC264V/50Hz，100% Load, DRAIN端 592V

AC264V/50Hz，100% load, 肖特基 32.2V

5、EMI评估测试

测试条件：

输入：AC115V/230V；

输出负载：5Ω/50W；

限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射测试

AC230V 辐射测试

关于思睿达微电子

思睿达是专注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片级解决方案的高科技企业，目前同步推广启臣微全系列产品，希望将启臣15年在电源行业这份积淀，这份坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务。

审核编辑 黄昊宇