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

9 E3 P* x1 s" \3 P% h概述

( ^9 Y' b2 {0 Q) i; `0 y4 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。
; _* g! Q$ Q5 T4 j* @  Z' S4 J
) f1 B4 [* [4 c7 \6 \# g1、样机介绍
5 ~' f/ E- r5 _
3 K, c: O4 _( x$ [7 N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。

  [: v9 v6 L. Z2 ]2 J& D

0 N6 }! E+ T: g5 S) ~( r4 `

, V* U9 \2 q& X$ P+ A; a0 j

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

3 L+ R* @- s; sCR5269SSG产品概述
  C9 }2 s9 l9 ]9 `: \) v- e7 `" ^
, k4 E$ e# G. u2 S5 E: bCR5269SSG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。
9 d) y! b8 ?  V  B% \% A5 D
芯片特性：
  Z5 s9 X3 F" R! H● 全电压范围待机低于75mW
* K8 z% h9 o- F* A; b4 e4 F5 [● 满足能效六级标准
- V  w' o0 E) y7 U● PSM模式降低待机功耗
) e' y# Y7 A2 d' |4 v● 内置软启动
● 良好的EMI特性
$ V- D. G6 a* L● 零噪声工作
7 V0 ]& c5 J# }" |( c● 典型65kHz开关频率
+ E5 f0 r2 `0 W● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
+ S. |6 w. Z1 e: @5 B. H+ c● 启动电流和工作电流低
' \5 A/ O. v) h● VDD端过压保护
● 过载保护
' I1 |: J7 P2 t3 c6 s4 R● 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
● SOP-8L绿色封装

' t: f1 C2 Z& V6 L3 Z; V& O+ r基本应用
9 t5 @! c' Y! x6 k% |; k● 电源适配器
* B- G' j, @" ~. `9 V● 开放式电源
. a: |9 V: {5 |0 p( w0 e) N● 数码相机和摄像机电源
) q( l0 m$ d$ Y9 b8 `● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
8 ~& \8 X* N; t1 q  N● 掌上电脑电源
5 I  |3 H. y8 z( Y6 t0 Z+ U8 g+ s
- D0 E; f2 v2 ]引脚分布

引脚描述

  {8 T& B6 ]; m0 [/ f: B典型应用

+ u! r8 X2 |/ N  O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。
/ u  c/ F1 G$ R7 X
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。

0 W/ v9 D2 ]8 {) p& G- Z/ y  Y6 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。

2、样机特性

1 R, s" Q( L0 w; g% P( o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。

6 ?* m3 U/ N0 u9 y2 G, N3 ?8 c! H2.1、输入特性：

" g4 M0 x) S0 _3 c( b- i4 x- ]: V2.2、输出特性(PCB 端)：

) A6 X8 d5 e; w$ U# ]/ s$ C4 F) q; {. ?; s2.3、整机参数：
6 G+ T; O3 v# B+ @4 Z

2.4、保护功能测试：
+ b  D% n) o/ `6 u- L; |- a: ~1 U+ W

5 `1 ~9 K( U5 n- ^2.5、工作环境：

7 f! S+ o. @% W2.6、测试仪器：

' ~' [2 \/ S  e( L( K- V9 m3、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：
9 [2 c3 F) J( `* `3 s; F; P( \
3.1.1、原理图：

. Z) \3 K/ [& D' b' a9 y3.1.2、元器件清单：

+ `# j) V% @+ j6 b: U0 ?1 u6 j3.1.3、PCB 布局&布线：
* U. Z9 @, ~8 @* y" e& r

PCB 顶层布局&布线

# z( s' y# n+ r6 F4 m

PCB 底层布局&布线

' Q5 ^1 @$ D# z9 i0 ?3 k8 e& p3.2、变压器绕制工艺：
/ s8 S% E* ]: l' d* A1 k# M
3.2.1、电路示意图：
' W, }/ P. V& I- I, }

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
' s. b( _! C( T' n2）材质：TDK PC40 或同等材质；
1 X& s6 T6 }: s, H3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
: p) K5 P" g. O4）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；
5 @. R! {3 q7 S. r8 s. E' ^4 `* c6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( _+ G2 C" A2 r. n' ^+ |. [! n9 K" N7）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）)；
6 J5 F0 F: ^% a6 @9 k( T8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
2 a  T" M( y5 Q* y" _
) m* C6 t( S) l" J3.2.3、变压器参数:

8 @% t+ W! T0 {8 \: D3.2.4 变压器结构图：
% J2 A. z0 I' f, {0 @

4、性能测评

& T  y$ C: r# S$ l- R2 _6 T' s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：
( |% j% N3 Z1 L+ F. U
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。
* c: V9 H* q/ E  E) n$ T

- O/ \6 S2 R+ A. J3 B; m表1 待机功耗
' L2 S: M) A* H# ]; H; n

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
- c+ e" x+ v9 k( ^7 L# I/ q- D

表5 能效等级评估（PCB 端）
: Q0 }# y7 v3 }1 i

, v1 `. Y: p/ [' _0 Y' M$ \4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

( j. M! C4 ~& n+ W+ L" \0 {. ^. J7 T4.2.2、输出电压纹波：
9 S: y0 _2 h. l; O" M
5 {0 p# p+ ^4 }7 j& E& h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。

' k4 t9 z4 }& m5 S

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

: m) J' \+ F- w( P& N4 r4 g4 L

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
, @- c* G: c- i" @- T8 E! M2 h! i
" g; v9 G" C7 z/ K6 i4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
; w8 U  w. l" [( [+ l" ^

( s9 T; t9 Z. ?/ |
8 G9 G. X, n% e& r9 v% l6 w4.4、系统温升测试
, E% B  T' ~9 ]( A7 q$ }6 w1 c2 \& E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。
& L. b  O5 [- N% T6 Q) ~' I

% o3 W2 x; }# W7 G! U

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

2 L, }' \) g2 g5 S3 r, R4.5、动态测试：
! p# E' l* w1 W' Y, B, H
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。

. Q9 j' h9 e- j2 G" [

AC90V 5ms

' B) s  S9 y/ U' C! K7 Y

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

, H8 x" J) ]- m4 A4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

: |6 `' R$ r. P1 H0 O

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

" j& U1 b+ {8 P1 p) H' W0 _+ M) o+ T

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

" [% R, H5 E2 q% \* A& i8 `

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4 h6 Q8 T! s+ p( V4.7、其它重要波形测试：
7 ~9 A- Z0 x3 |' A) R% H! A, b+ T& B
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
; q- [" z" h( ^  B/ C/ j
  P' K0 M7 z* `! [/ V( c& ~

AC90/60Hz，100% load

; y% R' v1 I& Q! C

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

# s9 g6 }# \1 O

AC264/50Hz，100% load

+ ?. b6 x6 T( \% X

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

4 X* {' S6 w+ K: `5、 EMI 评估测试

  m! [) s: E+ L# c, 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）
% S2 l5 h2 K8 q9 p0 E7 {& B/ a
: s% V/ t. I7 h: m

AC115V/60Hz 传导L 相

0 y  Q" ~4 E9 p+ R  n3 ^

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