小功率大作为：CR5241开关电源芯片助力充电器/适配器领域创新

随着移动设备的普及和使用频率的增加，小功率充电器、适配器在日常生活中扮演着愈发重要的角色。其中，基于开关电源芯片CR5241的方案为用户提供了高效、稳定的充电体验，受到了市场和消费者的广泛青睐。本文将深入探讨基于CR5241的小功率充电器、适配器方案，结合样机的特性、结构信息以及性能测评，助您更好地了解这一领域的发展动向和潜在机遇。

01、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10.5W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5241。

CR5241_5V2.1A 工程样机示意图

关于CR5241

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。

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。

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。

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。

芯片特性

● CR5241 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；

● 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；

● 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”

● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

● 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。

基本应用

● 电源适配器

● 开放式电源

● 数码相机和摄像机电源

● 电脑和服务器辅助电源

● 机顶盒电源

● 掌上电脑电源

引脚分布

引脚描述

典型应用

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。

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。

02、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：

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

03、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PCB 版图：

（1）原理图：

（2）PCB 版图：

 

 

3.2、变压器绕制工艺：

1）电路示意图：

（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；

3）初级、反馈、屏蔽: 2UEW 漆包线

4）次级: 三层绝缘线

5）绝缘胶带：M1298 或同等材质

6）初级绕组感量Lp：3mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；

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

9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数：

（4）变压器结构图：

3.3、元器件清单：

04、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):

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:

4.2、输出特性：

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

4.2.1、线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2、输出电压纹波：

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。

表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：

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：功率计限流电流为2.5A

05、其它重要波形测试

DRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

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：输入：230VAC50Hz 输出电流：2.1A 负载类型：电阻 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

关于思睿达微电子

思睿达微电子是专注于ADC、DAC、PoE、DC/DC和医用雾化芯片级解决方案的国家高新技术企业，目前同步推广启臣微全系列产品，希望将启臣在电源行业18年的积淀与坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务，一“芯”为用户的安全和可靠。

审核编辑 黄宇