电源适配器如何实现绿色高效，稳定性强？试试这个方案呗~

思睿达小妹妹

, ?6 U# r, m  w' w) I+ _( q
+ S% ~  X" ]& I6 d: r1 s# Z概述

1 M+ D; ]7 I1 T1 X! f6 W随着电子信息产业的飞速发展，电源适配器的应用场合日趋广泛，对其性能的要求也变得日益严格，包括对其效率的要求，特别是随着全世界节能意识的提高，对电源的效率也提出了极为严格的要求。本文，我们将给大家介绍的是基于CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。
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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12W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了公司主推的CR5269SSG。

. W+ _* T* p% D( ?+ Z. m1 O6 L

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

: \* K3 D( v7 t, m" Q( Y3 FCR5269SSG是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSG集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSG可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSG中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。

芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。
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CR5269SSG集成了多种功能和保护特性，包括欠压锁定（UVLO），VDD过压保护（OVP），软启动，过温保护（OTP），逐周期电流限制（OCP），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。

& x; c  H. a( a8 X. ~# m# ?7 V2 U' E芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
; y& B4 }3 e: t3 T# u. E# k. ^- B● PSM模式降低待机功耗
' |4 {; `! S8 o: S5 J● 内置软启动
3 R$ y& y) V% |; X! d1 {+ z● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
% w) {8 l3 K5 }' L8 a. i● 典型65kHz开关频率
+ x6 S$ r! F9 h9 Z: W● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
6 ]% i" a6 [& n7 }+ M( X: {● 内置前沿消隐
' N+ I6 X/ E- z$ U# t% v' d( i+ e● 启动电流和工作电流低
4 |+ S- M) ]/ g, d% L● VDD端过压保护
9 W7 l* d5 [4 H7 \● 过载保护
● 逐周期过流保护
) W4 C  u' F9 h: h9 [  |* p● 过温保护
  F* p7 F& @3 q' [$ Y& ]● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
5 Y$ H5 T1 S+ F4 O5 y( o● SOP-8L绿色封装

9 L4 P& P; H7 k  @! b% [! c基本应用
7 E- [0 d  U" f● 电源适配器
● 开放式电源
" ?2 J+ ]* |9 |$ ]% x# V; Y● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
) c- y) m$ ^/ h( G! g: d5 h8 k* @+ s● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
5 @' x" U2 C8 w: `! z0 ^. z1 D( G1 {
引脚分布
# b& h6 m9 }* s! R  c3 f. z

$ k0 ]5 c. l/ q/ i6 U" F1 v5 M引脚描述
( s) h9 b; n3 }/ N

9 V2 s4 v5 q6 s3 q& T; ]! y2 {典型应用
% u5 A  w+ i$ r1 y

样机PCBA尺寸：63*34*19mm( L*W*H),是一款全电压实现12V1A输出的电源适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时PCB平均效率84.09%；能够满足最严格的“COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。
+ |) @5 T" P, F5 b! r8 m, B
样机具有良好的动态负载能力，良好的恒流输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。

4 s7 g/ U$ A# J3 ~* m样机的变压器，采用了EE16W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
: c$ D: h) g/ k- B
2、样机特性
3 q& z) X2 ]4 V% q& T# M
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。
# V: E5 @0 i! y! S
2.1、输入特性：
* I, ?/ i" U% }3 a5 l) v

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
) R/ d% [; Z1 x. c! v

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

/ `" w; b% b2 R$ u) S2 f  h# w' ?3、样机结构信息

% K8 \. F' m+ h- a4 ]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。

, p7 e+ `' b7 b: t0 x8 e( r7 K) K2 L3.1、电路原理图及BOM：
9 m. D" T/ w) c# A$ e* b" W) R
3.1.1、原理图：
2 Z$ K! V. t5 i3 J/ z( [

3.1.2、元器件清单：

, O* n! l& R! q$ F& l- m" m3.1.3、PCB 布局&布线：
3 T; X8 p5 X+ J" P) b% p7 D

PCB 顶层布局&布线

4 b, ^6 x/ j8 m! M. x

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
* b/ N7 M7 R, I
: P8 m7 ~0 x; c! ^* r/ J3.2.1、电路示意图：

  ]9 ~+ U' y4 I" k3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
. A  F$ v5 }* ?+ b+ U4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
2 u: E8 C" e6 |+ {5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
+ _" v: K8 x4 Y0 z# Q7）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= 3KV 5mA 1Min；
  u# t: l3 y/ U4 \% l. [; H9）成品要求:浸凡立水；

# D$ s4 R6 l/ M3.2.3、变压器参数:

) w) d1 J2 u6 m* e3.2.4 变压器结构图：
. _1 W8 z: }3 G* i0 ~

4、性能测评
, x' ]) h( Q  V) R; O5 V
4 B0 x9 M. n% ?! v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。
% ?) \  o/ A0 ]
4.1、输入特性：
- K" V( t) O8 d, `
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。
) P4 M/ ~3 ~, g8 g  ?
4 n( ]: D; p+ L% ^1 k* U+ m( [9 t
表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

* v% u; Z4 A3 [: Z- j* _表3 效率测试（PCB 端）
* C# ~7 l9 L1 |) ~

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
  I1 V. w" M$ Q$ T

) |8 t' \; H  e! J表5 能效等级评估（PCB 端）
  ^0 N0 N' D5 h# Y; L  Q

# P+ _$ {" A- q$ j( H2 _( p4.2、输出特性：

* X) k4 m# H/ }" W4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
( i$ v2 }) Y  g1 ]: @1 Y' j/ h
7 B. d) O- p6 ]

4.2.2、输出电压纹波：
8 t* {4 G4 T& s
注：纹波及噪声在PCB 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

% \4 V; ^2 R1 H: c9 m& E

R&N @ AC90V/60Hz,100% Load

* w  D7 X! U& K' y( r* u

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

R&N @ AC264V/60Hz,100% Load

! n, `. S' X7 q8 Y# n4.3 保护功能：
; o# v  B* G( D+ t" R* ~
3 B: U9 B8 E9 D- W* |  N  t1 n以下涉及过流保护、短路保护的测试。

- t$ j" e, G4 l4 k8 M. W2 `4.3.1、过流保护：
) E( o: k4 Z/ A

4.3.2、短路保护：
0 U: u5 }3 n, `! q: `" u5 F- o
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
% H! i* c7 V* a5 Q, X! N7 W

7 a/ T# P) _3 T4.4、系统温升测试
本项测试评估成品样机（含配套塑料外壳）在40℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值。测试条件：输入电压分别为90V~264V，输出电流1A。
* l6 [( Y2 A/ h9 Q- n  T" ?* o

3 t0 ^/ Z5 Q' N" k

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
" F" z" M/ A  N& `

4.5、动态测试：
4 ~5 o9 O. i4 u
输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/us。
- Y3 q6 ~; |$ Y  a1 ^; _

AC90V 5ms

AC90V 10ms

* {( F: P5 t3 m0 K7 p. N  G9 M

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

5 q2 }, T/ B2 t8 S$ Q" I

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

. l+ U5 P8 E& [$ t, ^6 k: j

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

: d" P$ \; l1 a' X+ n4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
  c2 t& v* G9 e& ?

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

% J+ ]9 m0 h2 D: `; d- i' o2 R

AC230/50Hz，100% Load

8 ^1 G8 M  w1 _1 _- Q

AC264/50Hz，100% load

, }3 n3 v  J# O% ^  @

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

2 D8 {: H. I, Q% T9 l测试条件：输入：AC115V/230V/50Hz；输出负载：使用大功率电阻；限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

4 L" @# r. c' Q9 F( N8 K, H5 V2 G

AC230V/50Hz 传导L 相

( a# @4 g( C' {! ~$ a4 Z

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

% e+ k; y* M% r

AC230V/50Hz 辐射测试