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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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
) _& C0 R3 r& U$ x
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。
( V' Z6 M# Y, ~2 ^7 g

5 s: e6 u: w9 J1 x2 N: w

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

. N4 n9 p* L: @, u) x2 ^0 GCR5269SSG产品概述

/ k; m. n- w# b; A  h# \, p8 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。
4 t1 }8 W, W1 a7 p' `
/ m- o% t+ P! `7 l1 ?) ^# M2 w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。

7 V& c: u% L3 n2 XCR5269SSG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。
+ |# F% J/ \7 a7 O
$ i4 @/ e/ P  @- \, y/ |" ~# l0 A芯片特性：
  W/ h$ O+ ]9 B  U0 z* p) W● 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
6 H1 M, R$ J9 T3 ~● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
5 W, O5 \0 F& Z) R/ F● 典型65kHz开关频率
; F5 U  [0 @1 T, X. m8 T% N& k● 电流模式控制
, M: q0 L. ?" X● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
5 a; \3 h+ O9 B: O3 q4 F- k● VDD端过压保护
7 \4 [" _" I' p; L  r● 过载保护
& b! N! v7 A5 U( Q( a# V, i- g● 逐周期过流保护
/ E9 _  ~3 ?& h( k! P; ?● 过温保护
2 E9 Q0 ?3 S& u● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
# Z: w% S# ~  F- c+ k8 [- `7 X: Q● SOP-8L绿色封装
. ]4 m' ?, M+ I  Q& ]- ~1 L+ a
" `9 q3 \5 j! k! o! n基本应用
) O/ `4 P. k8 D" R● 电源适配器
● 开放式电源
) m( ~. @0 Y9 B4 E$ e● 数码相机和摄像机电源
8 k. z9 R1 {5 z8 Q2 M( L" F● 电脑和服务器辅助电源
" y6 m/ C2 r- p" {, W1 J0 W# p- @● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
6 s4 q. o' D) J0 G$ x7 O
# ~$ P3 B2 }! ?& b引脚分布

引脚描述

' R! J  G% d; {0 a& j, H7 F$ T典型应用
3 ~* c  X/ V3 c2 P) s3 j

5 C5 _- o4 v. G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。
8 v& L' @8 H2 ?; }9 d! w; @! {2 c
& \; u  v9 I) x& H2 E: ^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。
% A& L$ V: a4 R9 F& z2 ^/ ?9 G
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 a7 u2 v3 L2 w: f+ A
2.1、输入特性：

4 x5 |: P: o: C3 n, D2.2、输出特性(PCB 端)：
3 w1 @( C0 v1 Y: I, h

, y$ u4 N! \- n3 b0 G  l4 p! ]2.3、整机参数：

( L/ b5 r4 Y8 U& J1 S2.4、保护功能测试：
% V! ~7 N% d9 v

2.5、工作环境：
  j$ L, ~8 Q/ _

7 _8 R7 f/ |/ v2.6、测试仪器：

3、样机结构信息

9 r" {2 Q" z1 q* y+ a% j3 B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：

; [4 r! G# D9 I# c$ D/ J' K3.1.1、原理图：
  y: w0 [% \0 D9 I' r9 a

3.1.2、元器件清单：
# d! O% w- E$ ~% |+ J

. x5 Z) [" U- Y1 m3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
3 F- s7 V& U  \! [1 ~2 `5 l
) ~3 |5 {) S0 V4 G8 A& R0 {3 {1 v1 }& X3.2.1、电路示意图：

# d$ ^1 W: G4 x# S9 M$ G3.2.2、规格参数：
8 M  g# w. A* M9 B1 J1）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；
# ]; j4 Q% r1 w0 w$ s4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
; q! b2 b3 V' q2 m! Y1 m; Y/ k6）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）)；
0 U% K/ q1 A  Z4 N  o! D6 u7 Y, O; ~8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
# X1 a5 U1 W0 e* W2 d9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
9 v) ^* v+ f* c* N  B! |" K: z* Q+ c( J

8 {% x1 U8 c7 E+ C& P' |" w4、性能测评
9 d1 r" ]3 s7 H0 w* @& h9 L" q
0 P' R. D# ?2 V1 E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。

/ J! ?' i# N# j/ L4.1、输入特性：

: K, G4 Q# H) ~6 F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。
  S% ^% d4 N, p0 f4 ~9 _$ \

0 v4 Y' t3 d6 |) C3 j0 r表1 待机功耗
5 w$ ]. a- A3 O. W7 n: r+ v2 I

+ g/ `# |3 ~" ^- O. n, V表2 输出100%负载下的输入特性

3 u) T# K% ^) r, y表3 效率测试（PCB 端）
! w" v: M' O0 e3 k  V$ X

# _0 I, v$ K' i0 G1 b( v/ r表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
' }( E2 i( t* A* y

表5 能效等级评估（PCB 端）

; h8 z5 m( P$ O3 s. V4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
: d( l! J; L) Y: Z' G+ {2 ]

9 G% b4 M$ Z$ F  |; ?4 C+ N4.2.2、输出电压纹波：

5 {1 w9 U, y; 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。
: b; o9 H% l/ a* n4 g
& u7 m: {& K) `- Z% F7 \' K# B8 {

6 P1 v4 b. p! y) v: b7 ]% H

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

- ?  t0 ~4 W. l! D6 x( q

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

8 D5 C& \2 Y. ?# E7 Q

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

5 U' |2 ?1 ^& w9 h# m, Y! M+ R% o

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

4.3 保护功能：
4 C3 `) `1 _4 p( w* E
/ r. o1 u9 E$ Y0 X, D6 @以下涉及过流保护、短路保护的测试。
9 V  s& x4 X! B/ a% r, E0 @% |; ^, Z
4.3.1、过流保护：

2 _& h- k1 [0 r* I4 z) M* o4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

' ~! S! K/ o" C; D( `  J1 k0 z9 u$ ~% X
- N% U+ ~* p( }" \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。

2 K) a6 p: l' }! Q

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
" v! A, \( M- a

4.5、动态测试：
7 [* z  o: j  u5 ^0 o3 K7 F3 t7 c8 [: i
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。
) j5 J# E$ R" e* j, O# W

AC90V 5ms

AC90V 10ms

4 i5 v" Y" E( o! b6 t% s0 O2 T( C

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4 h% P8 t3 x; M- i8 L4.6、系统延时时间测试：
" z- z6 n$ v4 }/ G/ M2 E
* o& c) |+ @) V1 X. m- u- I

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

0 w$ y( x3 G: N- m& N- l3 T6 D/ t; \8 y

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

, `4 b9 E3 n8 s( `

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

$ P* T- `6 l$ B" W2 ~* r1 A

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

9 J7 k1 F* m/ y6 t$ j+ Y% J+ _, X3 q4.7、其它重要波形测试：

( ~% K5 z3 V1 J/ V% @4 m1 i( TDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
2 c- q8 E& v% r5 k' u2 Q1 M" n6 o
* N9 _7 L, y+ O6 c* |: x

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

. A4 q* i4 R& J+ L/ Z

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

9 d( N0 z" p( k4 ]2 l: p* h

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

' v6 J1 `1 \8 f+ E8 Q% y4 }6 H& f5、 EMI 评估测试
' p/ k+ s* e  G7 x: b
7 e9 ?1 q' R  i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

1 P# A6 @" U' t1 A0 F

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试