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

7 b2 V, U% T3 m3 a1 g2 Q: Y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
# e/ E& V3 O5 z7 X
7 s5 o" p1 M. s$ ^9 e  P% ?% M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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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

9 {5 @  R- X+ a, }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。
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6 r5 v; d* f4 d* ?2 j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。
" m% r2 Y1 S* [) `% L; b
* F- }- l7 G! O芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
$ ]% V; M+ d& z! Y# {' a● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
+ E3 [+ c5 X; u4 m8 A. P● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
: N1 k- a8 [) M5 _& d% W( e● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
$ g* W* I8 h2 {" z; v' n/ F● 过载保护
● 逐周期过流保护
! Q2 {' E$ K2 A8 }● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
' L: w: p0 u% l- \/ ?& R6 \- \  L● SOP-8L绿色封装

基本应用
' Y) {4 J! m- G" H2 K/ X  v' c8 w● 电源适配器
) _: W$ s: Y: J; J9 e2 l: a9 r● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
; \. `  z9 F2 \, q5 k; p' W) |● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
0 f7 [0 x7 M) E8 `: L$ Z● 掌上电脑电源
+ o4 s, q& u2 y, N
引脚分布

" l7 t( P4 q3 r7 R7 G; G, U+ y引脚描述
' ^  C/ K2 V! w4 }* v% L: E

典型应用

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。
: ], J3 G; q% k4 @) U, q
0 m% C- N! ?2 l$ d+ H) s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 g' W1 C* |0 b/ \$ O: d  b( ^
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 m/ K0 e, m, m! C% Y* A  u- F3 P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。
: W8 e6 w2 \: {, n$ t
' x3 s* l* w# r2.1、输入特性：
  I; ]3 ~5 n. Y6 J8 X* Y2 Y1 C4 o

7 ?2 ~+ t& b' k2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

) n% D8 p2 }. U" ]' }8 D1 t2.5、工作环境：

! a# r  a: b8 i2.6、测试仪器：

/ t/ m' o; z" v4 @- b3、样机结构信息
+ ~4 e4 e* d5 @* C: I
" t% F8 ]' V3 }# N# T) Z% ^- r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。

0 s2 Z: `- J6 R( _+ p5 G9 P3.1、电路原理图及BOM：
0 v4 a: K: L! I
7 F6 ~7 k* Y; X% W$ u3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
+ K$ j0 v8 D/ X% y- l& G. A8 n

3.1.3、PCB 布局&布线：
; X9 o3 z# i; F7 I$ v0 J7 C8 T

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
7 Z) ?9 ?5 t) x# ?4 }/ j+ @- W: B

3.2.2、规格参数：
+ w# h5 l# G! S1 l; F- j2 t1）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；
8 g$ B8 p7 c* q7 s8 O4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
0 Z) K8 d& x) g5）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）；
, R# a& T  E9 @0 q- H) \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；
, Y1 U0 r$ X, ]* w4 l% o4 M: X0 {9）成品要求:浸凡立水；

( R5 ?0 d+ N$ [3.2.3、变压器参数:
6 q  N9 u# ?3 q

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。
4 }% X2 A' Z+ H' y- K2 f8 s
3 ~" N0 w' ~6 N0 s  X4.1、输入特性：
$ Z9 v6 q7 J5 `
- \2 z6 v4 n1 {6 D" c. y- [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。
3 {6 [! Z% S5 F" `4 T
0 p- W6 u9 Z+ T# B; r' O
. U0 ]5 l- |5 v) L. g$ C8 c表1 待机功耗
: g( L+ _1 H6 \* h' b- G2 n. c  |9 V

表2 输出100%负载下的输入特性

% k3 S9 G4 ?8 Z4 s( @7 k表3 效率测试（PCB 端）

# J. d/ j7 F2 P( m- U. K. s/ k表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
, h  T# {, _7 y

1 v% I/ p8 X! \2 Y) [, I3 x表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：
: H" y% S* x$ K$ B: ~) k& U9 t6 f) K7 }
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
. u3 v. m' F9 b/ W% t6 }
) E* G( B! n3 i! X

0 ?1 S3 i( \0 z, Y. l, K6 Q/ M! Y4.2.2、输出电压纹波：
' F" k) U* h' }5 C& V$ f; `
) m$ b; D" ~" ~% J! p+ G5 P# {% f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。
* U$ g+ g3 z. S% [" r

. p; i2 B3 f3 T6 R" J3 h

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

, q+ Q7 `/ X1 e& O7 `& d

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

' w9 M- R9 `; y! B3 I* n$ b3 _

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

: d) d3 b" l! t* a* m5 `' R  `4.3 保护功能：
$ }$ g( K5 F) x9 m
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
5 q: A# |) \  }) X$ c
4.3.1、过流保护：
6 G8 m; d- @7 A

$ g  K- C- F) X4 ^; t' j6 J4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
* J  d; Q# ?3 G$ E: v  J, 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。

. O+ ]9 }) G" @/ z' w; }6 G

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
5 M8 P5 [; K& x7 Q! L+ s2 i- m9 t

4.5、动态测试：
7 }7 M, c" i. l' G- x4 G. s( K% Z
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。

$ w. R. `+ z% c* J$ l  N; Q

! G7 J8 D$ Y% m) c

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

+ \4 M  A2 J" w

AC264V 10ms

$ `0 m7 {- q2 m3 Z4.6、系统延时时间测试：
, Z% E, c- O( t6 v

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

; I0 u" Y- _7 G2 V4 K4 w

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

- _( S! Z; k% o! k1 e. S0 i: T

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
0 U9 i# C) N1 A( t
' W( e4 \) S" A# R; z; }5 TDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
$ I0 {: Y! h3 `7 j" Z
, B& Z1 e* L& v% P

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

/ }4 r8 E# d9 ]" s8 T

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

7 ~& |' _* M  U- i5、 EMI 评估测试

, g& p, P# }: s4 Q/ I# P% p8 Q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）

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

/ W( @8 d. S% f. `( G; @- H

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试