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、平板到相機、音響，無不需要通過USB充電或與電腦進行數(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隨地為智能設(shè)備充電，為我們的生活帶來了極大的便利。無論是在旅行、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主推的CR52177SC5V1A USB 電源適配器解決方案。

01、樣機介紹

該測試報告是基于一個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，控制IC 采用了思睿達主推的CR52177SC。

CR52177SC_5V1A 工程樣機示意圖

CR52177SC—極簡自供電原邊PWM開關(guān)

CR52177SC是一款外圍應(yīng)用電路極度簡化的高性能原邊檢測控制的PWM 開關(guān)，具有快速啟動功能，啟動時間更短。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)待機功耗和提升效率，同時采用了初級電感量補償技術(shù)和內(nèi)部集成的輸出線電壓補償技術(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特性，包括欠壓鎖定（UVLO），軟啟，過溫保護（OTP），逐周期電流限制（OCP）， FB引腳開路和懸空保護，輸出短路保護， 前沿消隱等，使得芯片具有更高的可靠性。

主要特點

●極簡外圍應(yīng)用電路

●內(nèi)置快速啟動，省啟動電阻

●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，省電流采樣電阻

● 原邊檢測拓撲結(jié)構(gòu)，無需光耦和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)置輸出線電壓補償功能

●內(nèi)置初級電感量偏差補償功能

●內(nèi)置全電壓功率自適應(yīng)補償功能

●內(nèi)置過溫度保護功能

●內(nèi)置FB開路和短路保護功能

●內(nèi)置前沿消隱

●逐周期過流保護

●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

樣機特性

● 高效率，小體積，良好的EMI 特性；

● 滿足當前最嚴格的能效標準，包括DoE VI，CoC V5 Tier2；

● 具線損補償，恒壓/恒流模式；

● 全球通用電壓設(shè)計。

該樣機是一款基于CR52177SC設(shè)計的，全電壓實現(xiàn)5V1A輸出的USB電源充電器。設(shè)計緊湊，體積小，成本低，效率高，性能好。PCBA尺寸僅為：33*29*17mm；樣機在AC90V滿足啟動時間的條件下，實現(xiàn)AC264V待機功耗<64mW；典型平均效率75%；能夠滿足最嚴格的能效標準“COC_T2”；全電壓可實現(xiàn)±3%的CC/CV輸出精度；具有“軟啟動、OCP、SCP、OTP自動恢復(fù)”等多種保護功能。

樣機的變壓器，采用了EE13磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請見后文詳細說明。

02、樣機特性

以下表格為工程樣機的主要特性，具體測試方法在第4 章節(jié)中有詳細說明。

2.1 輸入特性：

2.2 輸出特性(PCB END)：

2.3 整機參數(shù)：

2.4 保護功能測試：

2.5 工作環(huán)境：

2.6 測試儀器：

03、樣機結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機的電路、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，初級感量Lp：2000uH±5%（測試條件：0.3V，10kHz）；

6）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.,3 V，10kHz）)；

7）耐壓測試= 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、性能測評

本小節(jié)對工程樣機的輸入部分、輸出部分、各種保護以及一些時序進行了測試，以下詳解了測試方法及結(jié)果。從測試結(jié)果來看，以下各項測試均合格，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)和不同負載條件下測試，得到待機功耗、效率及平均效率。

表1 待機功耗

表2 輸出100%負載下的輸入特性

表3 效率測試（PCB END）

表4 效率測試（USB END）

表5 能效等級評估（PCB END）

4.2 輸出特性：

4.2.1 線性調(diào)整率和負載調(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 端測試，同時測試端口并聯(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 保護功能：

以下涉及過流保護、短路保護的測試。

4.3.1 過流保護：

4.3.2 短路保護：

4.4 溫升測試：

40 攝氏度恒溫箱滿載極限溫升測試被測樣機加裝專用塑料外殼后，至于密閉塑料容器內(nèi)，測試樣機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 動態(tài)測試：

輸出動態(tài)負載電流設(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)延時時間測試：

TON_DELAY?@ AC100V，100% Load

TON_DELAY?@ AC240V，100% Load

THOLD_UP?@ AC100V，100% Load

THOLD_UP?@ AC240V，100% Load

4.7 其它重要波形測試：

AC264V/50Hz，100% Load, DRAIN 端592V

AC264V/50Hz，100% load, 肖特基32.2V

05、EMI 評估測試

測試條件：輸入：AC115V/230V；

輸出負載：5Ω/50W；

限值標準參考：EN55013、EN55022B。（輻射測試結(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 輻射測試

AC230V 輻射測試

關(guān)于思睿達微電子

思睿達是專注于ADC、DAC、PoE和DC/DC芯片級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，這份堅持發(fā)揚光大。思睿達同時也可以提供芯片級定制服務(wù)。

審核編輯 黃宇