小體積也有大乾坤！高效又緊湊的的5W USB電源適配器方案

在現代生活中，USB電源適配器發揮了巨大的作用，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據傳輸。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

CR52177SC是一款外圍應用電路極度簡化的高性能原邊檢測控制的PWM 開關，具有快速啟動功能，啟動時間更短。CR52177SC內部采用了多模式控制的效率均衡技術，用于減少芯片系統待機功耗和提升效率，同時采用了初級電感量補償技術和內部集成的輸出線電壓補償技術，保證了芯片在批量生產過程中CC/CV 輸出精 度，內置的全電壓功率自適應補償技術保 證了系統在全電壓范圍（90V~264V）內輸出恒定的功率?？梢怨ぷ髟陔p繞組和三繞 組應用系統下，自供電功能保證芯片能夠 在任何條件下正常工作，極簡的外圍應用 仍然能夠保證電源系統的穩定可靠工作。

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

●極簡外圍應用電路

●內置快速啟動，省啟動電阻

●內置自供電功能，省供電二極管

●省FB端下偏電阻

●內置峰值電流檢測，省電流采樣電阻

● 原邊檢測拓撲結構，無需光耦和TL431

●全電壓范圍內高精度恒壓和恒流輸出

●采用多模式控制的效率均衡技術

●內置輸出線電壓補償功能

●內置初級電感量偏差補償功能

●內置全電壓功率自適應補償功能

●內置過溫度保護功能

●內置FB開路和短路保護功能

●內置前沿消隱

●逐周期過流保護

●SOP-7L綠色封裝

基本應用

●小功率電源適配器

●蜂窩電話充電器

●圣誕燈、LED驅動器

●替代線性調整器和RCC

典型應用

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；

● 全球通用電壓設計。

該樣機是一款基于CR52177SC設計的，全電壓實現5V1A輸出的USB電源充電器。設計緊湊，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±3%的CC/CV輸出精度；具有“軟啟動、OCP、SCP、OTP自動恢復”等多種保護功能。

樣機的變壓器，采用了EE13磁芯（PC40材質），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：

2.4 保護功能測試：

2.5 工作環境：

2.6 測試儀器：

03、樣機結構信息

本小節展示了工程樣機的電路、版圖結構，變壓器結構及工藝。

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 規格參數：

1）骨架：EE13（5+5PIN）,Ae＝17.1mm2；

2）磁芯材質：TDK PC40 或同等材質；

3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包線；N4: 三層絕緣線，出線加黑/白特氟龍套管（A 白/B 黑）

4）絕緣膠帶:3M900 或同等材質；

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(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:

3.2.4 變壓器結構圖：

04、性能測評

本小節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果。從測試結果來看，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 線性調整率和負載調整率:

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，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 動態測試：

輸出動態負載電流設置為0.9A 持續5ms/10ms，然后為0.1A 持續5ms/10ms并持續循環，上升/下降設置為3A/uS。

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6 系統延時時間測試：

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。（輻射測試結果僅供參考）

AC115V 傳導L 相

AC115V 傳導N 相

AC230V 傳導L 相

AC230V 傳導N 相

AC115V 輻射測試

AC230V 輻射測試

關于思睿達微電子

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，目前同步推廣啟臣微全系列產品，希望將啟臣15年在電源行業這份積淀，這份堅持發揚光大。思睿達同時也可以提供芯片級定制服務。

審核編輯 黃宇