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

, b9 e: o, W% S3 r) A+ 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
5 ~3 u( o3 D" ^: w/ D& t
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。

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

% n7 n+ [3 r4 z0 Y. z' x) o$ N" GCR5269SSG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。
4 A6 }* W. D$ }1 T! f$ Q
4 ~; l( ^% e" ~( I8 a) q8 @3 h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。

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
) ^. C2 c& v9 P: }' _6 e● 内置软启动
! k3 \' x' Q* }0 V) f' e3 N( w● 良好的EMI特性
; U3 N/ ]; d) A" T0 n7 O' n● 零噪声工作
$ o# L7 T/ _1 m$ W3 b0 Q' b* ~● 典型65kHz开关频率
. r; j& E- s0 E4 }2 A. Y● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
0 ]1 o8 F; q( o* Y& K● 内置前沿消隐
. b* U- S/ e  f% E4 ~  C● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
6 C8 R0 i. F9 L0 K1 k( g% W$ d5 N5 P● 过载保护
3 s4 n1 w% p8 L1 p1 ^( J( m$ i5 \● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
1 A: o1 a! k; ^" M● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
9 Q+ q  U7 v. Z1 k, z4 Z0 r( B5 Z  E● 电脑和服务器辅助电源
+ [. }" G+ H2 m% \& s: X  a2 j4 v● 机顶盒电源
' T8 z( ~6 t4 g+ S● 掌上电脑电源

引脚分布
/ F# l  Z) q, L& l2 u

引脚描述
( ~# g+ M8 `0 v& E

典型应用
) c# r. \4 W4 U9 X2 z& a

* v- D& e+ t& g3 [( K2 K: ?( V) `7 L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。

7 h% Z0 J& C7 W  H8 G8 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。

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。

# Y, @1 z: r& j  J+ Y+ W% G2、样机特性

9 s3 _% Q0 n1 @- }, 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。
' e# _0 q0 F5 ?# W7 J
/ c- Y! \# ~0 j5 P6 N; c2.1、输入特性：
( X8 ~  Z1 e! Y

' a( f6 u( s' \6 O/ w+ o3 V2 ]2.2、输出特性(PCB 端)：
4 }8 f! a$ O  @

% k. [; a/ H/ u! A- N. ]! ~2.3、整机参数：
% u) \# m0 O# [/ \

3 ?! U3 V2 x- k1 m5 A2.4、保护功能测试：
) ]# |3 e' O5 k1 e( u5 `; l

2.5、工作环境：
" b! i- D; |7 |3 f5 l* W& v6 p

. t0 ^. K( U( `0 X9 [2.6、测试仪器：
' a5 O/ R: z/ g0 l, }; {

3、样机结构信息
" ?( F7 m( F) r2 n1 A
' d' N7 u0 L% ]5 b' ^5 a6 m  {: C  k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。
; Z, ^' d! w# a/ P
% Y! R9 c  U3 {- j. Z  \& B  y3.1、电路原理图及BOM：

( q% ^7 i, @" y  n( e5 s4 K7 F3.1.1、原理图：

; ~( E6 q* _8 f' B& j2 ^3.1.2、元器件清单：
/ p! _) _$ U) d

/ o' t1 s5 Y3 M' c9 f3.1.3、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：

- {( E( I! D) h3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
5 Z7 M" D! ?' r1）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；
: B$ y2 }5 i0 S) ^' p4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
" B$ `! c3 k* k% `, \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）；
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；
9）成品要求:浸凡立水；
' i, S3 _: R) f5 x
0 w4 z& z: u; P/ L# u5 e3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评

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。

/ K, j' V( d& x0 {( C4.1、输入特性：
9 w# L! {: p0 t
% i$ B8 |1 d$ M7 j, ]1 k& L- v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。
- F1 X7 {& L/ \8 r. L

; W# A" i. `4 ^' ~表1 待机功耗
% k+ {' E' f# B/ d

表2 输出100%负载下的输入特性
$ J$ m0 s6 B, }$ E$ j0 y

表3 效率测试（PCB 端）
! `; Y$ c7 {$ b' K: l

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
/ W% A: ]0 C3 }7 `- v

# v( Q' E" }' m表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：
3 d! z+ F/ z- o1 H
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
  l* e0 U( X0 J4 u' \. G3 X
6 O* m* w; t- Q

/ u- p" d8 Y" O  W9 U% {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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

5 ]% H; W" K; l3 W! q# S4.3 保护功能：
4 H) g) K1 }5 ]# p+ T
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
, {3 C" F, t( S; N' E0 Y, u

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。

0 u0 S2 C: W' U" `: I* N6 q  S
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。
8 A) r$ O2 K. l0 P3 a7 F' K3 v

. P1 P, Y% U6 w# p* P

测试样机及配套外壳

- |' }# \2 W% B' M) y温升测试：单位℃
' X8 s; C9 o1 p" g

% k4 n7 I- w- ^0 i5 d1 L4.5、动态测试：
+ ^8 l; Q, y# l; p  ]
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

AC264V 5ms

2 I2 w% |' Y6 {9 Q; O' f

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

: _- B1 s4 g( l0 [% I

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

+ R) i+ {+ V* c) P! q# N

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

& i1 I5 R% @9 B- Z' I& _/ J! @5 h

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

7 _. m" ~5 x  [! M- {

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

& k# r5 E. ^% \. g8 z0 L. x

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
& X* a$ A9 V3 A  T) A6 z* y  I
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

- D) M" l% p) c% O" l

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

2 j$ U+ `3 r! ~% V# s, b. I8 |

AC264/50Hz，100% load

* {* ?4 X' u- C  ?

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 Y6 d$ ~' {, T1 F4 q4 C/ i6 u; Y
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）
$ x: c. @9 s1 m0 R* |, e0 p* K, J) ^0 [
- N- T, J& V# e: i/ y- i4 W

AC115V/60Hz 传导L 相

& x8 w7 K2 {1 g* i

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

6 W1 Y$ S1 I& K  ^3 X5 W

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试