小體積、高性能！這份接地氣的USB電源適配器方案，請(qǐng)收好

今天小編給大家?guī)淼氖且环菟碱＿_(dá)5W USB電源適配器解決方案。該方案是一款基于CR52177SC設(shè)計(jì)的，全電壓實(shí)現(xiàn)5V1A輸出的USB電源充電器。設(shè)計(jì)緊湊，體積小，成本低，效率高，性能好。滿足當(dāng)前最嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)，包括DoE VI，CoC V5 Tier2。話不多說，我們開始正文，小伙伴們趕緊收藏哦！

1、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5W，恒壓恒流輸出的USB 電源適配器樣機(jī)，控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR52177SC。

CR52177SC_5V1A工程樣機(jī)示意圖

CR52177SC

CR52177SC是一款外圍應(yīng)用電路極度簡(jiǎn)化的高性能原邊檢測(cè)控制的PWM開關(guān)，具有快速啟動(dòng)功能，啟動(dòng)時(shí)間更短。CR52177SC內(nèi)部采用了多模式控制的效率均衡技術(shù)，用于減少芯片系統(tǒng)待機(jī)功耗和提升效率，同時(shí)采用了初級(jí)電感量補(bǔ)償技術(shù)和內(nèi)部集成的輸出線電壓補(bǔ)償技術(shù)，保證了芯片在批量生產(chǎn)過程中CC/CV輸出精度，內(nèi)置的全電壓功率自適應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)保證了系統(tǒng)在全電壓范圍（90V~264V）內(nèi)輸出恒定的功率?？梢怨ぷ髟陔p繞組和三繞組應(yīng)用系統(tǒng)下，自供電功能保證芯片能夠在任何條件下正常工作，極簡(jiǎn)的外圍應(yīng)用仍然能夠保證電源系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。

CR52177SC集成了多種功能和保護(hù)特性，包括欠壓鎖定（UVLO），軟啟，過溫 保護(hù)（OTP），逐周期電流限制（OCP），F(xiàn)B引腳開路和懸空保護(hù)，輸出短路保護(hù)，前沿消隱等，使得芯片具有更高的可靠性。

芯片特性

●CR52177SC為內(nèi)置850V BJT的原邊檢測(cè)PWM功率開關(guān)；

●低待機(jī)功耗和快速啟動(dòng)，無啟動(dòng)電阻；

●無CS 電阻和VDD自供電；

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

●原邊反饋，無需光耦和TL431,可調(diào)式線損補(bǔ)償；

●無需FB下偏電阻；

●電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較少的外圍元器件。

基本應(yīng)用

●小功率電源適配器

●蜂窩電話充電器

●圣誕燈、LED驅(qū)動(dòng)器

●替代線性調(diào)整器和RCC

典型應(yīng)用

管腳排列

管腳描述

樣機(jī)特性：

●高效率，小體積，良好的EMI特性；

●滿足當(dāng)前最嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)，包括DoE VI，CoC V5 Tier2；

●具線損補(bǔ)償，恒壓/恒流模式；

●全球通用電壓設(shè)計(jì)。

該樣機(jī)是一款基于CR52177SC設(shè)計(jì)的，全電壓實(shí)現(xiàn)5V1A輸出的USB電源充電器。設(shè)計(jì)緊湊，體積小，成本低，效率高，性能好。PCBA尺寸僅為：33*29*17mm；樣機(jī)在AC90V滿足啟動(dòng)時(shí)間的條件下，實(shí)現(xiàn)AC264V待機(jī)功耗<64mW；典型平均效率75%；能夠滿足最嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)“COC_T2”；全電壓可實(shí)現(xiàn)±3%的CC/CV輸出精度；具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。

樣機(jī)的變壓器，采用了EE13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。

2、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(PCB END)：

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：

3、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BOM：

3.1.1、原理圖：

3.1.2、元器件清單：

3.1.3、PCB布局&布線：

PCB頂層布局

PCB底層布局&布線

3.2、變壓器繞制工藝：

3.2.1、電路示意圖：

3.2.2、規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：EE13（5+5PIN）,Ae＝17.1mm2；

2）磁芯材質(zhì)：TDK PC40或同等材質(zhì)；

3）N1、N2、N3：2UEW 漆包線；N4：三層絕緣線，出線加黑/白特氟龍?zhí)坠埽ˋ 白/B 黑）

4）絕緣膠帶：3M900或同等材質(zhì)；

5）磁芯中柱開氣隙，初級(jí)感量Lp：2000uH±5%（測(cè)試條件：0.3V，10kHz）；

6）漏感量LLK：要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測(cè)試條件：0.3V，10kHz）)；

7）耐壓測(cè)試=3KV 5mA 1Min

8）成品要求:真空含浸3.2.3、變壓器參數(shù):

3.2.4、變壓器結(jié)構(gòu)圖：

4、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90V/60Hz到264V/50Hz)和不同負(fù)載條件下測(cè)試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表1 待機(jī)功耗

表2 輸出100%負(fù)載下的輸入特性

表3 效率測(cè)試（PCB END）

表4 效率測(cè)試（USB END）

表5 能效等級(jí)評(píng)估（PCB END）

4.2、輸出特性：

4.2.1、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率:

4.2.2、輸出恒流特性：

4.2.3、輸出電壓紋波&噪聲：

注：紋波及噪聲在USB端測(cè)試，同時(shí)測(cè)試端口并聯(lián)0.1uF/50V的瓷片電容和10uF/50V 電解電容，帶寬限制為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)：

4.4、溫升測(cè)試：

40攝氏度恒溫箱滿載極限溫升測(cè)試

被測(cè)樣機(jī)加裝專用塑料外殼后，至于密閉塑料容器內(nèi)，測(cè)試樣機(jī)IC,變壓器，肖特基二極管溫度。以下溫度為平衡后的溫度。

4.5、動(dòng)態(tài)測(cè)試：

輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為0.9A持續(xù)5ms/10ms，然后為0.1A持續(xù)5ms/10ms并持續(xù)循環(huán)，上升/下降設(shè)置為3A/uS。

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試：

TON_DELAY@ AC100V，100% Load

TON_DELAY@ AC240V，100% Load

THOLD_UP@ AC100V，100% Load

THOLD_UP@ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形測(cè)試：

AC264V/50Hz，100% Load, DRAIN端 592V

AC264V/50Hz，100% load, 肖特基 32.2V

5、EMI評(píng)估測(cè)試

測(cè)試條件：

輸入：AC115V/230V；

輸出負(fù)載：5Ω/50W；

限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B。（輻射測(cè)試結(jié)果僅供參考）

AC115V 傳導(dǎo)L 相

AC115V 傳導(dǎo)N 相

AC230V 傳導(dǎo)L 相

AC230V 傳導(dǎo)N 相

AC115V 輻射測(cè)試

AC230V 輻射測(cè)試

關(guān)于思睿達(dá)微電子

思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級(jí)解決方案的高科技企業(yè)，目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品，希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀，這份堅(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)。

審核編輯 黃昊宇