小體積也有大乾坤！高效又緊湊的的5W USB電源適配器方案

在現(xiàn)代生活中，USB電源適配器發(fā)揮了巨大的作用，從手機(jī)、平板到相機(jī)、音響，無(wú)不需要通過(guò)USB充電或與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。USB電源適配器的小巧便攜和靈活性讓我們能夠隨時(shí)隨地為智能設(shè)備充電，為我們的生活帶來(lái)了極大的便利。無(wú)論是在旅行、辦公還是居家使用，USB電源適配器都是不可或缺的小工具。在本文中，我們將介紹基于思睿達(dá)主推的CR52177SC5V1A USB 電源適配器解決方案。

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—極簡(jiǎn)自供電原邊PWM開(kāi)關(guān)

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(kāi)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(guò)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(guò)溫保護(hù)（OTP），逐周期電流限制（OCP）， FB引腳開(kāi)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。

主要特點(diǎn)

●極簡(jiǎn)外圍應(yīng)用電路●內(nèi)置快速啟動(dòng)，省啟動(dòng)電阻●內(nèi)置自供電功能，省供電二極管●省FB端下偏電阻●內(nèi)置峰值電流檢測(cè)，省電流采樣電阻●原邊檢測(cè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無(wú)需光耦和TL431●全電壓范圍內(nèi)高精度恒壓和恒流輸出●采用多模式控制的效率均衡技術(shù)●內(nèi)置輸出線電壓補(bǔ)償功能●內(nèi)置初級(jí)電感量偏差補(bǔ)償功能●內(nèi)置全電壓功率自適應(yīng)補(bǔ)償功能●內(nèi)置過(guò)溫度保護(hù)功能●內(nèi)置FB開(kāi)路和短路保護(hù)功能●內(nèi)置前沿消隱●逐周期過(guò)流保護(hù)●SOP-7L綠色封裝

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(jiàn)后文詳細(xì)說(shuō)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(shuō)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：

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(kāi)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.,3 V，10kHz）)；7）耐壓測(cè)試= 3KV 5mA 1Min8）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：

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(lái)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(guò)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% LoadR&N @ AC264V/50Hz,No LoadR&N @ AC264V/50Hz,100% Load4.3 保護(hù)功能：
以下涉及過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)的測(cè)試。
4.3.1 過(guò)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 10msAC264V 5ms AC264V 10ms4.6 系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試：
TON_DELAY @ AC100V，100% Load TON_DELAY @ AC240V，100% LoadTHOLD_UP @ AC100V，100% Load THOLD_UP @ AC240V，100% Load4.7 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

05

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