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

概述

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。

1、样机介绍
  ~$ y* I5 j' }" ~* v  W
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。

# G" Y* S4 B' c

& y9 ?1 R2 B) N/ r% F

* P) {  q5 e: E; |4 T9 B& [6 A( a

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

CR5269SSG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。

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。

0 q' R8 c, G# t6 W1 Z9 n( v6 ?, B芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
● 良好的EMI特性
3 P6 }$ d! Q/ T● 零噪声工作
# V6 O/ N' e5 V) p9 T  T● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
4 x, @$ w" q' c/ V& Y" K8 j● 内置前沿消隐
3 j0 X* e' d5 r" U3 B# y● 启动电流和工作电流低
- g! y4 M3 I8 V3 _● VDD端过压保护
- B" T0 ]( C! Z& t! v● 过载保护
$ G2 [& E1 k' E1 f5 S/ w2 @/ ^" n● 逐周期过流保护
1 o% W$ c8 o% N/ n● 过温保护
( ^6 q- ~+ W& d- z2 M# W# q1 N● 输出整流二极管短路保护
% V( g6 E  ]  T% P● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

  A! A4 j- q; C, N7 P基本应用
- `! S  U0 [3 ~% W6 s" P/ S● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
) j6 V$ d7 V  f% Q& z7 J● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
9 P( Z# i, [) l' s4 V$ \# p. b
引脚分布

引脚描述

8 F6 u, W/ ~4 w& G1 h典型应用

/ Y9 B9 D! U1 v) A' I3 \  `, S( A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。
' k5 H3 r# S% m+ K6 w, B8 g: n+ p
3 X8 ?$ ~; P6 H- K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。

8 H" y, F' @9 J$ E+ N! Q3 k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。
/ }- }9 a$ c4 G. H! a
4 ~' _. U- s6 l* w& n2、样机特性
' i" ^9 s: S. {; ?' R1 t
; {. X2 }0 P" J! X4 B* e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。

# n. d3 N8 _7 D" v* z2.1、输入特性：
  Y) O+ W/ G: L0 R

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

5 f6 w' F, y6 s4 W5 P1 N2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
  C3 x% J8 v( V; l+ ~- Y8 }

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：
! ~( q+ W) z/ T) }# }$ w

. }9 \. X; O. \, D% S3.1.2、元器件清单：
. ]! R8 Y6 h! P; I! p

2 p1 d9 @0 L  h3 J) q3 H6 U3.1.3、PCB 布局&布线：

) F, F# B6 l$ g6 P& U# z

PCB 顶层布局&布线

; l+ @) h4 h  Z( R, @. i+ G

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：
4 U# k& G5 b/ Z! _* ?4 D1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
9 i( i- W1 W& s+ u1 p2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& l9 H& e  m+ @; C2 D4 x! I3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
4 s  j! A* A1 [4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
+ d1 Q* J6 n; L2 ]- F# @0 w5）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）；
1 `& w/ l: H0 p3 }$ 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；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
& C$ X0 ^4 I6 y, N' z% {- b

$ m1 q- U3 C  c3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
: G. H$ b: o$ |  F1 `
0 S$ s, l, C6 t3 ^6 ]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。

3 T1 K8 M* ~; k0 X6 o6 `4 G  ]5 Z4.1、输入特性：

+ t& y' i( \6 T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。


* b& ]+ H. k% ~表1 待机功耗

5 |1 G+ T  S! i% A& @表2 输出100%负载下的输入特性

2 Q6 X9 O' s, {1 d2 T6 {1 g3 `7 _表3 效率测试（PCB 端）

3 p  q  }" Y0 Z, `表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）

5 f( G# y! h) S3 Z+ j% b" S- _4.2、输出特性：
% I& y$ ^8 s" R& t' D  B
$ e! S* V6 W4 n0 G* ]4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

% D: j- h% {. M0 E

2 }6 m7 F# Z, x9 Z& B+ G% G4.2.2、输出电压纹波：

7 w: v% z# K- v9 E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。

; x0 y% h& N2 A  I! A0 u

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

# _8 Q: o  Y5 m3 @- a) i4.3 保护功能：
: x$ L7 A+ v+ H! b, y1 f! k5 n: B
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" P6 x& J( M8 G! @
9 z. B! _& y; q4 d9 U$ i4.3.1、过流保护：

3 A1 ~4 L1 z# h4.3.2、短路保护：
8 e- Z/ d' h- g' Y# c8 ^9 E
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
, r' \. n& S/ r

  @) l+ c7 S+ N% p% X- P) r2 M& w
4.4、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。

测试样机及配套外壳

# ?- P  [/ Y2 `/ q. ]温升测试：单位℃
: Y. T6 v$ I1 H: L# L& O' e7 U$ t

4.5、动态测试：
) W. d; i3 ]% K: c
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。

AC90V 5ms

AC90V 10ms

1 Z& M7 c7 v; F

AC264V 5ms

( r8 n/ R" {/ @  j2 _

AC264V 10ms

7 m( b, ?) j$ K4.6、系统延时时间测试：
  G9 O, A& j& Q
6 k3 `, v3 g# U0 p4 u" \- s

' W" b2 L0 P. O8 k8 E, V; x" V

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

, Y' l- u& W! U/ y* L% S! f0 ^% q

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

) f- E- P9 B/ S) g; @& e. m

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

$ |& ~: n, ~9 b) y6 p+ C! ]9 K3 r! m

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

4 V# T/ H2 M& |+ p$ [# c8 k4 D

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

" u/ N; O9 K: d5 u' i4.7、其它重要波形测试：

/ K2 s5 V$ |) R3 J: u5 D' W* yDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

: H* e0 t* E: c! T

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

( X+ Q( X/ D1 v% p5、 EMI 评估测试
5 R2 b1 x) N2 R+ z
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）

$ Y) X/ a8 z# R# s6 R

AC115V/60Hz 传导L 相

' Z  F5 d) C& u/ s

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

7 w4 Z. P' W7 N* Q

AC115V/50Hz 辐射测试

4 c8 a2 l. J# q! [! F8 a6 N

AC230V/50Hz 辐射测试