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

' [% D- }- e* c1 L# s; }
概述
1 `, T& f' X& `; A
% }% w, ]9 B: c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。
5 E. P3 N# }0 y, u; F% w
1、样机介绍
  w" p# D( E- b8 ]5 ~
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。

7 @; l+ \, }# K+ Q* p, i$ r& x

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG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。
+ V; L: f1 f7 s. Z! i
3 g9 S4 D; }3 b$ i) t2 \( y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。
5 k; U" Z+ D8 F- I2 K7 E
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。
! u2 ?% r, W) T" [$ \9 \( w9 u$ N
3 F: }5 X' S! u) {8 |8 Y% Q芯片特性：
/ d. ?+ {7 E# a, U8 h% Q● 全电压范围待机低于75mW
; ?7 F1 x- ]# ?' [' Z2 F● 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
* P' J9 x1 j. l* V0 A● 零噪声工作
% f. M/ j  i7 Y● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
1 M' x- R: \- O$ A● 内置前沿消隐
- I# A* D& L" r; }. Q8 e: _2 H- u● 启动电流和工作电流低
; R( ]" l- @! R, u; k● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
3 n. P  x8 Y. f! C0 z. D● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
& A% h! y6 Z3 Y$ H( u
1 F5 ^" Y% i9 s) M0 E, x基本应用
● 电源适配器
) V5 Z. E0 G0 }. A) Z9 ~6 h● 开放式电源
6 }) ]' R0 {, Z7 J) ?' W● 数码相机和摄像机电源
6 M* G3 P- X. \9 \& N. R( n● 电脑和服务器辅助电源
8 I: X; |  r; H0 k● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

7 [( t5 V# R6 A  K" Y; {7 s3 Q引脚分布
1 w5 m  l  O1 K% f4 g" w& w" G

, M2 h3 f& [9 b" \" q+ Y引脚描述
+ {" \: a9 o5 v$ ?4 U) z

典型应用
" N: y1 ~  o3 Z* x8 Y+ `

9 s* T9 h( r' A  ]( n/ D$ 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。
( e* p6 C0 j, H7 k0 @2 C2 C4 k2 D
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 |1 U! V2 w; M
, [* x  q0 S2 a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。

0 |" y8 r9 b1 t( B) s  Y- \* h2、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：
" t3 P) |" `# {  P

9 K: X4 R' Q0 R: M8 w- A2.2、输出特性(PCB 端)：

/ \$ B' H1 d' C: n! B/ E2.3、整机参数：
" F' w/ X% Z- Z

2.4、保护功能测试：
6 V* _8 y- F" E

" [) P8 y0 v4 j0 ]* n2.5、工作环境：

0 C7 m/ @5 m7 z: j7 y2.6、测试仪器：

9 e& A" I1 U% }$ s3、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：

7 m# R" I; H8 [8 |) E3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
! |# b7 t5 t$ l& @8 S) s8 R

8 |3 H. N% w0 |/ ?9 b8 L9 \& f3.1.3、PCB 布局&布线：

) J: l- ^* q" J  ]2 V6 Q: ?, n

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

$ e' w# A2 z- r; c3.2.1、电路示意图：
$ b- M$ m: [9 B2 Q9 t$ `  b

+ n" x: Y( c" F4 ~& ]3.2.2、规格参数：
4 y/ j# Y% s; R% ~* \8 R3 R  T+ c1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
8 T4 G& [2 O8 S( \# @: `6 y  q2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
' y% i# f# C; J; V, N# q4 X4）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；
4 i) N, x: S) o7 m4 I0 t8 `+ g6）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）)；
( u, g7 ?& I' l8 e) g: G8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
5 `" W% A3 k, d, [  ]7 a9 R( \0 i9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

, W' {- e( C2 O) D3.2.4 变压器结构图：

- }  r9 N8 P+ [% Z4、性能测评
. F5 C( ^5 s1 m1 r$ Q/ J, H
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。
" P. R' M) x4 C! ]7 s
; b1 e# [; \) W" f4.1、输入特性：

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。

8 v( z: N9 {3 s7 H; t; }
3 W; O2 j  O5 A+ ]: {. H! J( _/ K6 [表1 待机功耗

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）
0 H% P* `8 H: C/ k

- |! Y! r' w: V. z* l% f表5 能效等级评估（PCB 端）

" G, [6 W9 s1 K. B4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
% g% p2 X% @; h5 G
! {/ Z7 F3 `( r+ [0 \  D

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

7 o- G7 n* P# x+ O8 F) h. }

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

0 N7 w! s+ m5 \7 m

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

6 m" P6 N6 }; }. D- V% I" E

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

7 \! A+ b+ d: h/ J4.3 保护功能：
- o- A8 l' n4 w$ B- s# Y0 G( T
, J$ W2 J9 Y7 j: y  W以下涉及过流保护、短路保护的测试。
& P) s9 b* F) |5 R  l! U
8 z1 A5 b+ W1 ~5 r& X4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
) x) j# M. @, X) d; p/ c5 W6 e
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

- I0 y5 p1 ], \6 y3 v
4.4、系统温升测试
- V1 W$ v# f, e, L% m# x: a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。

# B$ M7 w9 s% b0 r

测试样机及配套外壳

" [& |9 v' H) E5 M温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
# ]8 V, K6 X" Z; q% c
- p6 K& r+ E8 U- x! k! X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。

: M8 c- b* q+ W; }" h7 ~

9 T: t5 X! ^: r, R7 K& p

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

3 F( y5 {& j- q0 j1 B( ~. C! r

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
5 ^; x, |' T4 n  O: g

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

* o4 o* S4 O) e$ J

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

8 A2 Q+ G# W8 x; o/ y1 i3 ^8 P4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

) B4 y0 O: V! S

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

# z7 @: X& s- W; e

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

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）
- b% n, `% @$ u# |( p

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

, N+ W& b5 W: Y+ O& x9 w9 i

AC230V/50Hz 辐射测试