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

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概述
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/ Q3 Y$ Y! U9 f) m4 f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。
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3 }- R6 v8 T! t) f5 G# p

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

8 [6 r& ^+ s2 G, KCR5269SSG产品概述

. H1 y& D. q; h  f. D9 kCR5269SSG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。

4 J/ F* ~9 H: c4 H3 A  `, \0 k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。
, ~2 l8 v1 U# q- {1 h! @. _
9 a9 L& L% r- g, b3 W# s# x( g芯片特性：
# \* m$ S2 ^' q& H1 ^● 全电压范围待机低于75mW
/ Z: i3 R% P8 g: D2 F# ?● 满足能效六级标准
2 x& k# S9 a% u1 h● PSM模式降低待机功耗
6 T0 m% M( _' Y8 p" j● 内置软启动
+ g2 l$ C- R+ m1 R! E● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
2 }( [  o# u+ o/ v  g  r● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
" [, @4 @7 w0 h8 R( m3 i( v+ E7 W' T● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
. z- [8 x, `3 s! r; W● SOP-8L绿色封装
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* d$ S6 ?& S; X9 w# f基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
, ~9 t( D2 J6 v6 Z# ?% |2 x% P● 掌上电脑电源
+ y7 M6 }! u! {' `! u/ i# b( I5 N+ W
引脚分布
$ C; K3 M) K, M6 ^! f

引脚描述
/ W* Z5 r' _' U

1 v& g/ J" W7 k" {+ X3 k典型应用

- E& c/ x# h5 T0 {4 t7 x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。

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。
5 Y0 O' |3 k3 g. f- ~/ D0 @% k" L
% b4 W) P4 I( `) G& x# k% y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 t3 A* S  ]; K1 V1 }
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。
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2.1、输入特性：

" i# K+ Y7 G1 P/ {# D  ~; [2.2、输出特性(PCB 端)：
& \1 J( p8 g& n

" p. U6 j$ w2 I+ z, I' V2.3、整机参数：
6 e" Y% ~6 g1 ^- l# [& d) V; S

2.4、保护功能测试：
! V* |: V* ?, _" E/ z$ \  D

2.5、工作环境：
& m; `0 c% O/ `& a% v

2.6、测试仪器：
: ]7 \: |6 a9 n6 d0 W4 U* C

/ a* S- |4 _6 d7 s* \, M) ], I& H3、样机结构信息

! u; U+ c& E2 v" v5 }  G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。
2 E1 Z, F) a9 Q0 P
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&布线

/ S* D8 p5 r7 K) |7 M$ s9 \

PCB 底层布局&布线

# z0 X2 \2 c# z( E! }3.2、变压器绕制工艺：
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9 q9 J2 O# B9 O- J; P6 A3.2.1、电路示意图：
5 R& K) H9 i6 P7 I" d8 E& B

3.2.2、规格参数：
. o- b) B0 |8 r+ R) n, F1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
+ N2 g3 }: V$ z- d) N3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
8 r2 k/ \, i& }. G, ]' T4 \5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
9 p% v: K8 m' z7 I& w6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
7）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；
: S# M6 Y, u( J: ]" s' F( m9）成品要求:浸凡立水；
+ o$ S# P- Z3 I$ K. s8 d9 G* r
3.2.3、变压器参数:
: D4 G# B( V' y

3.2.4 变压器结构图：
7 w0 Y" H' _3 y

4、性能测评

2 @, X6 S! e$ l5 M# ?' u2 `: z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。

+ d* ~& ?4 P5 b1 k4 a8 t, _4.1、输入特性：
2 ~9 F# }' Y' r: ~& c
0 M+ |2 v7 e8 T1 Z; Y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。
9 i/ C* n; O& L

& [. t( p) h) H  k6 l1 u表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

( {  ^) @  j( r( A6 E表3 效率测试（PCB 端）

7 x7 m  \$ U3 Y9 Z7 v. F表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
- }- j  |7 b. [; W: W

. h9 g2 @) u" ?. {3 D  u" v表5 能效等级评估（PCB 端）
* G5 }+ Y/ e- @! ~: P

, i* ?9 K2 }5 X/ F/ W, N4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
. R! t1 C, H, E. Q

4.2.2、输出电压纹波：

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。
3 ]7 Q/ L1 K4 V: J+ b, ]) e
; Y# _' D/ X( G, b2 N

- E0 P; D8 H' n, f: v, k$ s2 W( t% z

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：
. x/ E7 x/ r; }+ ^/ Q; h; u! d6 O& Q
7 h' x" d. |. O* k3 z以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 y" T  I, R& n' R& ], \- i
  Z& h0 P. i$ O7 i7 _8 E4.3.1、过流保护：

$ U" z  x* }; m: F" V4.3.2、短路保护：
/ ^3 a5 h  {7 h  T2 u2 x8 U; W
/ K6 q) }7 D2 m3 q7 L: s% i0 i功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
6 g! R, X6 f4 f

4.4、系统温升测试
/ Z/ |# r. q) I# w- i! W7 k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。
' y* C% K* A$ A) h6 E) S: d# T

+ ^7 H2 l" J. L" A6 v

测试样机及配套外壳

7 X1 o0 s' P; V! O; I温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
6 C9 x9 _# X. y7 K) S) q2 [
. _4 X( U7 b6 x; S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。

# P6 Y  @( n. N

AC90V 5ms

" X* o1 f4 S* P/ E; N

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

1 ~; h: c0 N4 N# f1 X5 A+ p4.6、系统延时时间测试：
2 A3 G3 ~& V' t1 V  i

! X0 ?: H  b" x

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

: B- @0 U9 V- x; O+ E

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

  t) c/ D/ J3 o0 {+ q9 N+ h- Q  s. O

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

2 I: g4 t! r6 q) W: U; _  u

AC90/60Hz，100% load

/ l' v  \  ?+ {/ E- s- M

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

, }8 i1 q7 Q6 b4 N5 V" m3 }

AC264/50Hz，100% load

6 d! f+ x% g- T) i: O; q( I. C! \

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

  n. y) ~6 y9 z: p( u( m$ R

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
/ C+ t* n8 \( q5 n' E
* G, j; z, a1 |* m/ j% H$ k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

/ |* T% i3 _/ z7 s7 s# s# Q  Y

AC115V/60Hz 传导N 相

$ a$ D3 Y# c2 T

AC230V/50Hz 传导L 相

+ u2 @% V- ~% B& N2 p) m& O

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试