高性价比10.5W充电器方案如何选？我们帮你从“芯”开始

今天给小伙伴介绍下思睿达10.5W的充电器方案，这个方案的控制IC采用了思睿达主推的CR5218SF。

这颗IC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。当然还不止这些，一起来看看吧！

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，恒压输出的充电器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5218SF。

 

CR5218SF_5V2.1A工程样机示意图

CR5218SF

CR5218SF是一款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。CR5218SF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。

CR5218SF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

● CR5218SF内置高耐压 BJT，高性能原边检测PWM功率开关；

● 内置快速启动，自供电，较低BOM成本；

● 多模式效率均衡控制技术，高功率密度封装，较低的IC功耗，SOP-8L封装；

● 四引脚散热；可编程CC/CV模式控制；

● 具有“FB开路、短路保护，逐周期过流保护，过温保护输出过压保护”等多种保护功能；

● 原边反馈，无需光耦和TL431,可调式线损补偿,内置初级电感量补偿功能；

● 适用于小功率AC / DC电源适配器、充电器等。

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

双绕组应用电路

三绕组应用电路

管脚排列

管脚描述

该样机是一款基于CR5218SF设计，全电压实现5V2.1A输出的充电器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗<75mW；典型输入电压时平均效率>82%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。

样机尺寸W*L*H：30*43mm*18mm，样机的变压器，采用了EF1510加宽磁芯（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 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：

03、样机结构信息

本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器及艺。

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 走线：

顶层布线&布局

底层布线&布局

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路、结构示意图：

3.2.2 规格参数：

1）骨架：EF1510 磁芯加厚,Ae＝40mm²，槽宽6mm；

2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；

4）磁芯接地Pin5;

5）绝缘胶带:3M900 或同等材质,宽度6mm 胶带；

6）初级绕组感量Lp：1.1mH（测试条件：0.3V，10kHz）；

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

8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

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90V/60Hz到264V/50Hz)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 能效等级评估

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率（PCB端）:

4.2.2、输出恒流特性：

4.2.3、输出电压纹波：

注：纹波及噪音在PCB端测试，同时PCB端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。

 

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

R&N @ AC100V/60Hz,100% Load

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

4.3、保护功能：

注：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、系统延时时间测试：

注：AC 端（红色）、VO输出端（蓝色）波形图。

 

TON_DELAY @ AC900V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load 

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.5、IC温度测试数据：

在40℃环境下，满载输出老化测试结果：单位℃

4.6、其它重要波形测试：

注：LD （深蓝色）端、CS（浅蓝色）端波形图。

AC90/60Hz，100% Load 

AC115/60Hz，100% Load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，  VLD -max 

AC264/50Hz, Output CR3006L VVD-VS-max

4.7、EMI测试：

测试条件：

输入：AC120V/50Hz 、AC230V/50Hz；

输出负载：2.4Ω/20W；

限值标准参考：EN55013、EN55022B。

AC120V/60Hz传导L相

AC120V/60Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

AC120V/60Hz辐射测试

AC230V/50Hz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