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

6 y. V- P# K- L/ H7 r6 w' ~/ o
$ u3 K# i7 e/ P3 }+ x3 y概述

  ^% u3 b3 i! L2 B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。

1、样机介绍

: y3 v5 c& p1 V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。
/ I  `9 ?8 _8 O- K! F% a
+ [. h( Z% `( a# h: Z2 \' a- b0 E$ ^

( v" s3 p  ~9 \+ f* ]

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

5 p5 J- Y. h* m5 W6 w. |3 RCR5269SSG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。

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。

6 O/ ~7 b! v5 O; Z7 R9 L' e  L芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
9 f+ F* q- _0 X  M● PSM模式降低待机功耗
' X6 D* H2 m' c* S! i* s) a● 内置软启动
" w1 F# \" M) y$ ~* ?5 D● 良好的EMI特性
6 f# Z+ C$ W/ M+ A● 零噪声工作
7 l5 b3 K3 a. |● 典型65kHz开关频率
0 p/ ^$ y' U, u  z- ]+ h● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
2 O: d" f) U0 m● 内置前沿消隐
1 t; S& l% M! o8 B& D● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
! W$ n: ^5 A9 {* k● 四引脚散热
: c) m3 t" x1 z5 w● SOP-8L绿色封装
7 X/ g0 R% G, _$ a" B# [; B
基本应用
9 W$ i) X9 m, y7 k% o7 l● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
. s7 T7 G# y' m0 B7 E4 [8 s● 电脑和服务器辅助电源
- [/ `- J8 l' e% B● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布
# ?7 x' h- [8 h% b% B3 m! E

- E/ i; ^$ F8 X& S% f引脚描述

* r# P0 L# F8 ^$ e5 g0 o& |典型应用
# j# X  x# ^0 p8 E0 O1 u+ j! }- K

, x2 [  k+ ]" }) 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。
% |9 {9 ~( S) ?9 V
9 s+ E( c: @  c# x# V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。

- v8 w" B8 q% b' Q8 o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

# n% c. n8 h! ?( x2 i5 w! v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。
0 `+ D' O; X6 J
6 P1 w4 s: D% k2.1、输入特性：
  J. B2 p5 M  _

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：

6 J8 s: _, h/ m: C9 P$ ?7 g6 w' d2.4、保护功能测试：

; G9 ]5 u' n: `6 m2.5、工作环境：
) }: U1 o/ R8 a9 [, A! q

4 Y7 I1 ~" W7 f" `5 M# S2.6、测试仪器：

3、样机结构信息

  E) r7 z/ x- ~. V2 E9 I# ?& }/ t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。

! h# \# \" `) V( @% R- |3.1、电路原理图及BOM：
3 ]7 `9 b8 X% |( Q7 ^+ `) Q9 r- M
* r  a% }  o; I3.1.1、原理图：

) ~! c9 Q. Z1 M& L0 ~& d3.1.2、元器件清单：
/ t- x! N) N+ B. y, B0 Y

3.1.3、PCB 布局&布线：
& o( L: L1 [  ]. N# ?4 P& N

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

; i; g' l4 f6 w+ y% ^" x3.2、变压器绕制工艺：

" _0 s' V3 \1 ?* m+ ^$ Y. r3.2.1、电路示意图：

) f# M6 k% f5 r6 K$ `5 c3.2.2、规格参数：
7 p. B/ Q, _# |, |1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
) N4 h4 W7 j1 r9 \+ g2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
6 Z6 g; b8 r3 D, o. S" V; H4）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；
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）)；
* {7 Y8 \+ }* R; |8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

( I7 o6 F5 R4 q3.2.3、变压器参数:
: v8 M% o- Z$ n  l* k0 e

7 P* \, m" c5 `6 Z; L3.2.4 变压器结构图：
( z& W# i) O1 P- `& H

- l. q! ~; v0 z3 s; y4、性能测评
0 ?& a9 O6 s3 Q" z# g, g' _
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$ G2 t5 O% y6 p6 P4.1、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。
! q7 ]. r+ c9 N, M
& y% B$ |8 i! C) [/ b
  U7 ^/ R# C- y( K8 v表1 待机功耗
/ P7 Y% w3 C8 P8 u3 O+ D

# s( s+ o( m* p- B' ~0 \表2 输出100%负载下的输入特性

; }  u& x- l, N! }0 W表3 效率测试（PCB 端）
; a+ L3 l- e+ g

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
2 }0 ]  w/ J9 @/ p& a

8 I: N. N- Y+ R$ I' g3 X' R表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：
1 ]( s% i- R. @
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
7 t* ~/ |2 f- R- r$ w- X

9 l7 q6 l& T8 m4.2.2、输出电压纹波：
+ e; |1 _' n  M8 b$ ~' n5 n. G2 C
+ ^' v% }* X4 J, |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。

, o4 y$ D3 n" n  n; Z& @; R  J6 b

) v7 g7 }- A( _% A. J, ]% g

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

& ^- H# ~& v3 U

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

8 e) z" r) a9 J3 i

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

. r. W6 y) \" X9 F5 b7 R4.3 保护功能：
: ~" g& p. @6 q. I
4 a. M% }. g  X$ }+ M以下涉及过流保护、短路保护的测试。
, V8 j2 Q* s  b2 t; I5 q
1 K% I! e4 ^4 I7 j9 s. ~4.3.1、过流保护：
$ \! C. B% y- H* S. b8 P

4.3.2、短路保护：
( E& _3 [9 H' P  G/ @  A
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
& P6 Z6 F: f5 a* d

4.4、系统温升测试
( V3 m( m& ?! K: p9 s# B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。

测试样机及配套外壳

- a0 ]1 x1 D8 J9 b温升测试：单位℃
& m0 j/ O0 S$ m% o- e

$ p: s6 j7 l2 f" W$ Z. s- f- E4.5、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。
+ F9 {* c/ y* R

6 I3 u" |8 U% H! f. i0 f$ ~

AC90V 5ms

, x1 t$ @0 X# \3 G5 W# u

AC90V 10ms

AC264V 5ms

2 t3 r5 I) c4 L6 M( b3 z

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

! H5 V1 O( b0 [# S, c6 `9 ^

% x) u$ @, x; I1 Z& ~# k

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

. j! H) G0 ^( I0 a9 e

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

& R; S' h4 O% Y, e

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

; ?9 u" {, O* b1 N* s4.7、其它重要波形测试：

  y3 Y' D4 C" b; J8 k% LDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
/ q% O/ b; A2 ]8 F0 x& S. q' F
. X! R& S  E/ A+ p$ a% {' a

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

% k* @6 V+ ?6 x

AC230/50Hz，100% Load

, r! e, U( o1 D

AC264/50Hz，100% load

4 @% U/ r: p. s- X2 E

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

1 _3 @! |2 s2 Q/ i, \8 R

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
- j9 |$ h! v/ v* ~0 S
2 g2 ?$ F! D2 T, U4 [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）
. s$ G% \  B' g6 B! D: B  H
6 s  t2 I6 _% V  Q: P$ i

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

! ~9 l; `' b+ A2 i( P, d+ }1 Z

AC230V/50Hz 传导L 相

2 j5 l% C; U' @% @. A+ I; V( R: n3 S4 U

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

# F2 p; r7 B( p2 i; U

AC230V/50Hz 辐射测试