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

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。

1、样机介绍
6 V/ U7 k5 b: f; a! B% S6 K
) D$ F6 o& B2 B2 ?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。

$ z4 K0 A9 }5 r- U

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

: e& l7 e4 Q: A) z5 a9 D' X) o& a; b+ ?CR5269SSG产品概述
" T0 }) ]7 H3 q$ {; v
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。

3 F1 N; q$ m7 A6 U  R# XCR5269SSG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：
, u: o3 t  z8 Y  K( t! z● 全电压范围待机低于75mW
0 P( x! X- ?5 N* S● 满足能效六级标准
, I" F1 a, M7 Q% Y( `8 O● PSM模式降低待机功耗
( J: w3 g, b9 `; H8 u8 v● 内置软启动
  Z6 l; N6 j! B9 T● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
0 W' j: M& r6 J7 L● 典型65kHz开关频率
. c! q& |& ^# m' c* L$ N● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
$ [3 r9 r% v. B$ T8 i% k● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
) E9 S  Z' c- t& }● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

6 _' F7 `. ^1 r% M$ K) ]基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
* Y* x/ L' F; f- [( F- L* R● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
' E- }5 x/ a4 h. ]● 掌上电脑电源

引脚分布

6 h' C: f7 a; h+ O: Y, U引脚描述

  c0 O, X: z. i  p8 K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。
  n9 Q: B- z# V5 Y
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。

; o$ E$ C! U6 W0 w; A5 V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。
1 C: r& V  X6 W
2、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 V" k# r8 A. a( w5 }2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
! a7 g; q8 \) @$ k& g- \( P

1 Q/ @  a. i+ v* X% i2.4、保护功能测试：
! G4 P. a3 j" ^: g2 N. M4 s% I4 u

2.5、工作环境：
* H: |" m, b) @3 b

2.6、测试仪器：
' Z4 R+ W3 A" q3 W

' X* Q8 |. T! R! v0 ~0 \3、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。
* `/ Y5 N  f  y* X
# f  @0 J8 a; f3 l3.1、电路原理图及BOM：
% G- u6 f& w9 u- {
3.1.1、原理图：
3 I+ T( a! K. x" ?

" u: d- E, }- g# z5 D' `8 R. l3.1.2、元器件清单：
  A5 G4 ?" p/ J4 r0 F, ?2 C

3.1.3、PCB 布局&布线：
4 J, m' v' K& Z* H7 y
0 c1 _  q% f0 k( t

PCB 顶层布局&布线

5 c0 ]6 ]1 l, B, H- r, q

PCB 底层布局&布线

% l- d  u6 W6 H; K) _; B3.2、变压器绕制工艺：
* j+ C* S) l/ }" l! ~" ~8 y
# f& i' t, F4 C- z3.2.1、电路示意图：
9 n! w( {& B8 Q4 F5 v

/ H2 |/ M: E- ~3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
  E. p6 S) n& ^  J- A% K3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
* U" O' x7 Q% Y& v- x" Q3 z9 l5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
9 w& n! Z3 Z& l1 F( E" a  X6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
" L$ C6 T* s: a% J7）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）)；
- E9 `& r( ?8 w. ^6 n8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
. _  y/ q3 i  E# x% U/ {9）成品要求:浸凡立水；
7 I, c( b% p; M3 _
8 B* y; d, R- [+ |3.2.3、变压器参数:

/ S* c3 G; e9 W: b3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评

: u7 j+ a1 D0 B0 E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+ Z" u, h6 x! T" g+ G4.1、输入特性：
$ B0 x3 y% ~! n# c1 w$ q
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。

7 f, p* W3 E  c, v; j( k5 O
3 G) q# j# j" D' D8 h9 e2 k表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
) H) o5 I5 r/ c! s

表3 效率测试（PCB 端）
  y% n4 L6 u: u' a) T, {

. S8 Q: B+ l6 X# w% c8 U# A& [$ d表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

5 S6 o- z$ P) R' n1 E. L表5 能效等级评估（PCB 端）

& q1 E6 h/ t& x/ e# {0 v4.2、输出特性：
4 |7 ~2 z6 T/ {: e' ^8 `
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

  \/ }. n& N% n6 H: A

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。
7 H) ~5 `% V' h) C' i
, k& j6 t& W& W0 j) V; e

7 a8 @3 ]$ ?* v7 ?6 L8 Q* W

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

" }7 x2 @: [; X

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

. k- n" Z3 n3 y0 R$ A' d6 l4.3 保护功能：
  ^7 A% T$ @. |6 b  A
0 ~0 ?- D$ c& i, v' P3 x2 U7 n以下涉及过流保护、短路保护的测试。
: k, k: @) r) @: m, r9 Y
4.3.1、过流保护：
, [, x$ W( M& v1 l1 e

- r% s2 K2 N+ i/ S4.3.2、短路保护：

+ Q- [3 t+ t6 |7 Z$ V: ^+ }/ Y功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
2 a' i+ K8 c) ]# u8 i% m9 ^" G. |

9 I* O+ \6 \1 {- I. T6 e+ O
, Q1 X* K& |. t, j1 I4.4、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。

测试样机及配套外壳

3 C/ E5 c! p1 E3 G  C. S5 v5 {2 g. Y& q温升测试：单位℃

; D, }$ N" s, w, j9 E0 R) }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。

( \# C  j2 K% o, s+ g

5 o3 ^9 t3 Z7 n" e% K. B9 A1 j

AC90V 5ms

9 I; M3 x+ B- W

AC90V 10ms

# G! q0 |" A$ u' _* P: ]9 o% E

AC264V 5ms

6 ]7 l, F7 S2 o1 ?8 t

AC264V 10ms

9 O6 n! ^9 d: G9 Q3 b, m4 K4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

' T  s# i4 a; o1 C! Z

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

: l1 A2 ?8 {7 U5 F! n4 d* ^  u

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

' K6 k! @& q$ l2 p6 U, ]

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

% M. }: E3 P) b: k

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

0 h. i* x: O4 H7 V- f( T" n4.7、其它重要波形测试：

- j* R) @* Y9 n( {0 dDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

3 R. _; B& I2 P- p+ Z

AC90/60Hz，100% load

, \6 N1 x( R1 ~0 h6 r! V0 K

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

' G/ L) g2 l2 z- Z# @. \

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

& u. Y- n8 p3 d) ^) u/ Y- z

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

1 m$ J1 P9 _# A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）

& q# E- Z) Q4 V

AC115V/60Hz 传导L 相

# D7 h+ ?! n& M2 Z# D

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

! q: n# Q2 m7 }5 p

AC230V/50Hz 辐射测试