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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: P8 D& R8 q1 a8 B3 m% N. }* j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。

8 ?4 F" G8 H/ k# v  x3 z( k1、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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! a+ w3 A% g9 Z/ B' f3 x

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

5 G: m- T  T1 L, m- }1 d3 r- ?CR5269SSG产品概述
+ ~; j* F; B8 L% i+ K
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。
. s0 Z2 F4 E* K0 T3 n5 L$ y. e9 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。
9 F+ C: ~- O' @2 r% n
4 g. O& D+ c* ]7 s6 z  NCR5269SSG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。
+ `5 A' `- E* F- B3 c
7 K4 e) F7 B& h7 {芯片特性：
% Y* o8 m+ n7 N2 N9 V● 全电压范围待机低于75mW
( ?% k3 Z7 B  d! g0 C● 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
/ E' a4 M7 t3 P2 J3 d! X9 {8 h; U● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
: {% A' l; d; ~- K0 z7 z● 电流模式控制
6 w1 `7 q6 f: y% W- |0 p: q● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
9 w( a7 K% ]9 k' W6 e/ D$ H8 x; A● 启动电流和工作电流低
# u, I. W; L  B* l  B# e● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
/ P' [0 M8 b  g. v" W( P7 V5 D● 输出整流二极管短路保护
2 g* k: ^5 @$ L) n- U● 四引脚散热
/ K# Z2 k9 E- U$ p0 W- p8 {6 w● SOP-8L绿色封装
) [- \! W( a' y5 J: M0 x* }) H
基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
  H  }5 E7 G3 L2 t: h● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
. l' t: c6 A; \0 B; ?● 掌上电脑电源

引脚分布

, {9 p8 e) m# K* W引脚描述
) i# m4 b3 L( u/ \& f( i

7 N6 G7 @2 @4 `5 _6 H# N典型应用
: K3 Q  g! U' }' j: ]# J

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。
5 C) {3 W5 w. Z* x2 j  q( \
, j+ {" g- ^# z* O8 g7 p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。

7 f5 s: m/ X  z& w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。

, E, k  h; k& [5 D2、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。

2.1、输入特性：

1 S# W: Q2 o: g2.2、输出特性(PCB 端)：

1 v& G1 }* G2 f7 e2.3、整机参数：

1 f; V# Z* o7 k0 n2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
! r0 Z, H) i" O5 E9 @# w) i

! H0 I1 ~/ g, _. C1 _9 T3、样机结构信息
9 t, h  C0 i2 w0 [
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。

; x& y; |$ F* c% Z! C2 X* U3 H3 E3.1、电路原理图及BOM：
% m- |8 J6 k3 z+ U7 D# B2 D
" s+ i7 f! Q1 P3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
+ e& |! C& g4 h& O* y

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

( r6 o+ ]8 _- T7 h" }; i+ w

PCB 底层布局&布线

& j. [' }. S  p' `) i3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
! @7 |) @1 K$ A2 Y1 K3 g2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
2 D$ K3 Q, o1 \+ {4）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；
9 B; Z5 |. B! K8 v+ ~" }6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
- ?" C2 {2 Y, ]* u: f+ v7）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）)；
# [* n* J( a5 {- w# k2 o2 }8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
" H/ w# X, X- J# v- W/ F& O5 ?9 }9 F6 ]7 d
: A$ w$ _8 d% @, A6 M3.2.3、变压器参数:
- W+ m* T& _4 A

) t/ u, C" ?$ y+ ]1 P3 G3.2.4 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。

$ p3 z: O; Q7 S4 C% P6 p4.1、输入特性：
0 R  _' ^: ~( B! K! Q7 d- W
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。
$ T+ V5 C  k$ w5 h% J) |8 \2 j
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6 d' p# @5 O  z4 L3 V4 g( H* T表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

9 j3 L  l7 O, X/ E& T表3 效率测试（PCB 端）
1 R% A( I. ]) J) s

  @3 F- J7 i: i4 B8 H4 v表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）
8 S$ Z: t& h6 ]: z

4.2、输出特性：

. B% f* q8 R/ M& S4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

* R$ z1 z, R! f3 h4.2.2、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。
! Z) i; \$ Y  O3 S

6 O/ }- P" n# I# \8 F

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

$ o2 S9 s: b# |! ^, G0 G

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

* @* x2 W4 Q) Q3 h3 p  I3 a3 y

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

) x3 P9 v  ?0 n; a# t4.3 保护功能：
/ q0 M# \* S0 l( p4 s
1 t- g+ p) o- ?- r3 ~: n7 K% }. I7 k以下涉及过流保护、短路保护的测试。

- I1 @" o8 T  V9 M6 Z7 z6 O+ o- l4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
& _. \* R5 V9 H6 r% e! I: E3 }
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
; F& a* E0 R5 t: V2 K

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。
) c9 t7 |: s$ d

) R' l: m% t0 O4 F  K! U7 P

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：

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。
4 Y5 ?/ Q' ~6 G( ]2 U& }% [

- o6 n$ T( u3 a/ a& ^

AC90V 5ms

1 W% ^! A7 K8 [" K: w+ X

AC90V 10ms

, h* r# c) C  v- b5 L4 |

AC264V 5ms

AC264V 10ms

+ ~6 l' r3 ~" w# c+ x4.6、系统延时时间测试：
: A) m, i* r+ E# g# p
7 N+ I) O' W8 M

( N2 G& d- K; b, s

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

8 P3 H8 n. k2 \7 B) [8 W7 ?& |) A

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

" F. G2 E+ s5 \+ B9 h4 y& X

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

$ F7 |7 \/ N; |

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
" z. [8 F+ t4 D- ]' q
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
: u; K8 ?! s. K0 \0 C$ n1 `

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

& U7 e, Y9 H$ Y  t" a* h, e

AC230/50Hz，100% Load

( J3 ~4 }4 j7 V- T0 x9 W& j

AC264/50Hz，100% load

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
! G3 R+ d5 Z& |4 p, V; }7 g5 z
0 M) p1 e& X4 W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）
# _4 D2 ]1 S: _* o$ Y: B
- s. B, @8 U5 t- d6 W& v7 Y5 N/ L

AC115V/60Hz 传导L 相

2 `/ O" ?1 b2 Q1 l6 `! g0 Z

AC115V/60Hz 传导N 相

1 ?& @0 ~4 o1 z: l

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

* U# t4 ~/ `1 \. a7 \

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试