小体积、高性能！这份接地气的USB电源适配器方案，请收好
今天小编给大家带来的是一份思睿达5w usb电源适配器解决方案。该方案是一款基于cr52177sc设计的，全电压实现5v1a输出的usb电源充电器。设计紧凑，体积小，成本低，效率高，性能好。满足当前最严格的能效标准，包括doe vi，coc v5 tier2。话不多说，我们开始正文，小伙伴们赶紧收藏哦！
1、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5w，恒压恒流输出的usb 电源适配器样机，控制ic采用了思睿达主推的cr52177sc。
cr52177sc_5v1a工程样机示意图
cr52177sc
cr52177sc是一款外围应用电路极度简化的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。cr52177sc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。
cr52177sc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
● cr52177sc为内置850v bjt的原边检测pwm功率开关；
● 低待机功耗和快速启动，无启动电阻；
● 无cs 电阻和vdd自供电；
● 具有“软启动、ocp、scp、otp自动恢复”等保护功能；
● 原边反馈，无需光耦和tl431,可调式线损补偿；
● 无需fb下偏电阻；
● 电路结构简单、较少的外围元器件。
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
管脚排列
管脚描述
样机特性：
● 高效率，小体积，良好的emi特性；
● 满足当前最严格的能效标准，包括doe vi，coc v5 tier2；
● 具线损补偿，恒压/恒流模式；
● 全球通用电压设计。
该样机是一款基于cr52177sc设计的，全电压实现5v1a输出的usb电源充电器。设计紧凑，体积小，成本低，效率高，性能好。pcba尺寸仅为：33*29*17mm；样机在ac90v满足启动时间的条件下，实现ac264v待机功耗<64mw；典型平均效率75%；能够满足最严格的能效标准“coc_t2”；全电压可实现±3%的cc/cv输出精度；具有“软启动、ocp、scp、otp自动恢复”等多种保护功能。
样机的变压器，采用了ee13磁芯（pc40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
2、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：
3、样机结构信息
本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。
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布局&布线：
pcb顶层布局
pcb底层布局&布线
3.2、变压器绕制工艺：
3.2.1、电路示意图：
3.2.2、规格参数：
1）骨架：ee13（5+5pin）,ae＝17.1mm²；
2）磁芯材质：tdk pc40或同等材质；
3）n1、n2、n3：2uew 漆包线；n4：三层绝缘线，出线加黑/白特氟龙套管（a 白/b 黑）
4）绝缘胶带：3m900或同等材质；
5）磁芯中柱开气隙，初级感量lp：2000uh±5%（测试条件：0.3v，10khz）；
6）漏感量llk：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3v，10khz）)；
7）耐压测试=3kv 5ma 1min
8）成品要求:真空含浸3.2.3、变压器参数:
3.2.4、变压器结构图：
4、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 效率测试（usb end）
表5 能效等级评估（pcb end）
4.2、输出特性：
4.2.1、线性调整率和负载调整率:
4.2.2、输出恒流特性：
4.2.3、输出电压纹波&噪声：
注：纹波及噪声在usb端测试，同时测试端口并联0.1uf/50v的瓷片电容和10uf/50v 电解电容，带宽限制为20mhz。
r&n @ ac90v/60hz,no load
r&n @ ac90v/60hz,100% load
r&n @ ac264v/50hz,no load
r&n @ ac264v/50hz,100% load
4.3、保护功能：
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、温升测试：
40摄氏度恒温箱满载极限温升测试
被测样机加装专用塑料外壳后，至于密闭塑料容器内，测试样机ic,变压器，肖特基二极管温度。以下温度为平衡后的温度。
4.5、动态测试：
输出动态负载电流设置为0.9a持续5ms/10ms，然后为0.1a持续5ms/10ms并持续循环，上升/下降设置为3a/us。
ac90v 5ms
ac90v 10ms
ac264v 5ms
ac264v 10ms
4.6、系统延时时间测试：
ton_delay @ ac100v，100% load
ton_delay @ ac240v，100% load
thold_up @ ac100v，100% load
thold_up @ ac240v，100% load
4.7、其它重要波形测试：
ac264v/50hz，100% load, drain端 592v
ac264v/50hz，100% load, 肖特基 32.2v
5、emi评估测试
测试条件：
输入：ac115v/230v；
输出负载：5ω/50w；
限值标准参考：en55013、en55022b。（辐射测试结果仅供参考）
ac115v 传导l 相
ac115v 传导n 相
ac230v 传导l 相
ac230v 传导n 相
ac115v 辐射测试
ac230v 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。
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cr52177sc
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cr52177sc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。
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● cr52177sc为内置850v bjt的原边检测pwm功率开关；
● 低待机功耗和快速启动，无启动电阻；
● 无cs 电阻和vdd自供电；
● 具有“软启动、ocp、scp、otp自动恢复”等保护功能；
● 原边反馈，无需光耦和tl431,可调式线损补偿；
● 无需fb下偏电阻；
● 电路结构简单、较少的外围元器件。
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
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管脚描述
样机特性：
● 高效率，小体积，良好的emi特性；
● 满足当前最严格的能效标准，包括doe vi，coc v5 tier2；
● 具线损补偿，恒压/恒流模式；
● 全球通用电压设计。
该样机是一款基于cr52177sc设计的，全电压实现5v1a输出的usb电源充电器。设计紧凑，体积小，成本低，效率高，性能好。pcba尺寸仅为：33*29*17mm；样机在ac90v满足启动时间的条件下，实现ac264v待机功耗<64mw；典型平均效率75%；能够满足最严格的能效标准“coc_t2”；全电压可实现±3%的cc/cv输出精度；具有“软启动、ocp、scp、otp自动恢复”等多种保护功能。
样机的变压器，采用了ee13磁芯（pc40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
2、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：
3、样机结构信息
本小节展示了工程样机的电路、版图结构，变压器结构及工艺。
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布局&布线：
pcb顶层布局
pcb底层布局&布线
3.2、变压器绕制工艺：
3.2.1、电路示意图：
3.2.2、规格参数：
1）骨架：ee13（5+5pin）,ae＝17.1mm²；
2）磁芯材质：tdk pc40或同等材质；
3）n1、n2、n3：2uew 漆包线；n4：三层绝缘线，出线加黑/白特氟龙套管（a 白/b 黑）
4）绝缘胶带：3m900或同等材质；
5）磁芯中柱开气隙，初级感量lp：2000uh±5%（测试条件：0.3v，10khz）；
6）漏感量llk：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3v，10khz）)；
7）耐压测试=3kv 5ma 1min
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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 效率测试（usb end）
表5 能效等级评估（pcb end）
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4.2.1、线性调整率和负载调整率:
4.2.2、输出恒流特性：
4.2.3、输出电压纹波&噪声：
注：纹波及噪声在usb端测试，同时测试端口并联0.1uf/50v的瓷片电容和10uf/50v 电解电容，带宽限制为20mhz。
r&n @ ac90v/60hz,no load
r&n @ ac90v/60hz,100% load
r&n @ ac264v/50hz,no load
r&n @ ac264v/50hz,100% load
4.3、保护功能：
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、温升测试：
40摄氏度恒温箱满载极限温升测试
被测样机加装专用塑料外壳后，至于密闭塑料容器内，测试样机ic,变压器，肖特基二极管温度。以下温度为平衡后的温度。
4.5、动态测试：
输出动态负载电流设置为0.9a持续5ms/10ms，然后为0.1a持续5ms/10ms并持续循环，上升/下降设置为3a/us。
ac90v 5ms
ac90v 10ms
ac264v 5ms
ac264v 10ms
4.6、系统延时时间测试：
ton_delay @ ac100v，100% load
ton_delay @ ac240v，100% load
thold_up @ ac100v，100% load
thold_up @ ac240v，100% load
4.7、其它重要波形测试：
ac264v/50hz，100% load, drain端 592v
ac264v/50hz，100% load, 肖特基 32.2v
5、emi评估测试
测试条件：
输入：ac115v/230v；
输出负载：5ω/50w；
限值标准参考：en55013、en55022b。（辐射测试结果仅供参考）
ac115v 传导l 相
ac115v 传导n 相
ac230v 传导l 相
ac230v 传导n 相
ac115v 辐射测试
ac230v 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。
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ESD保护二极管原理介绍
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本土MCU厂商现状横向对比分析
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