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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2 Y! Y2 y0 W/ n$ }9 h+ ~/ x! @概述

5 O4 x! S5 N* V  M, q4 P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。
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1、样机介绍

; Z- A+ H% T4 k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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- O; W; u3 e. T+ L" \

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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

8 y6 b. m: q) `) C6 mCR5269SSG产品概述
6 |" g. `7 k# s. s, \7 y2 \
' m9 I; [2 S# [' Z5 XCR5269SSG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。
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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。

: K% F3 j- J  @, _3 p. O4 m芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
: u! ]! O1 N" P6 D+ s● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
2 ~4 S  ~. q. K( l( k- f/ ~0 N9 W● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
% n% p( X( t3 [' v● 内置前沿消隐
. p4 J7 f3 f  @● 启动电流和工作电流低
, A7 H' B9 ~4 i' b$ n● VDD端过压保护
3 W/ Y$ ~% c, w% q9 T8 H6 ?) M5 P● 过载保护
● 逐周期过流保护
/ H1 h- N. }. g7 v5 K" d- s( v4 r● 过温保护
- J. y. T! ?# y6 F  f1 Y3 Y● 输出整流二极管短路保护
4 o  R0 p% {, m9 c5 |3 {; P● 四引脚散热
$ B! w7 X; a  _. ~# U1 n+ f! I● SOP-8L绿色封装
0 O+ \' N2 Z( |% n! f5 a
基本应用
● 电源适配器
8 a8 I$ b: D+ x4 T- Y) \● 开放式电源
' ^; Q- M5 h, A, o● 数码相机和摄像机电源
1 t# g1 u' s; ^8 d7 R% M/ G. g● 电脑和服务器辅助电源
- p$ ?8 y2 Q. ^- t% h; K3 K! y% E; L● 机顶盒电源
1 V: a. C! k3 b( E2 T+ c# d● 掌上电脑电源

/ h  x: Z1 l! n5 b9 h引脚分布
1 A$ q- Z, M1 L% a3 r- G& P# @1 |

引脚描述

典型应用
  W, ^+ F  m5 f1 X

, J& t- Q9 f' T. m! w% W+ S) 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。

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。
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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。
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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。
8 r% ~- {4 l& U" q. Y" |- f( j
8 X; I0 H+ ?2 n3 \/ O, I2.1、输入特性：
( h1 q, T' D# U5 d; R& w7 k: u

  y- ]% {9 F1 W4 J2.2、输出特性(PCB 端)：

( _2 N9 H$ A& Z0 z# r! p2.3、整机参数：
" M! G# a* K1 L4 r5 ~! L

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
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9 X$ E5 l( I. v3、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 `" U7 q9 C( g& K3.1、电路原理图及BOM：
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3.1.1、原理图：

3 O, l4 A1 ]8 y1 l) h3.1.2、元器件清单：
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3.1.3、PCB 布局&布线：

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PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

- l& X5 E& B8 ~3.2、变压器绕制工艺：
' E& Q) X+ e: `
3.2.1、电路示意图：

# T% ]( O$ l# g& [3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
3 u% I' Q5 n1 A/ g2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）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
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
, u3 p8 T! U3 {* p9 J  r- I6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
! U# ~0 J. P6 R/ p/ q, L9 a0 V& R+ ]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；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
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/ z% y) m3 A- U  S' W1 O4、性能测评
+ T+ Z) |. w' b% C) @+ 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。
# v1 w. C- f  Q* p
5 ^- w, M& }* X5 x4 l& O: W1 H$ K; T4.1、输入特性：
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0 O( b( |, a3 B& 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。


+ }; w3 |- Z0 t* s表1 待机功耗
5 a* q: R% M) ~2 M& C

表2 输出100%负载下的输入特性
. W0 @5 X# s" @4 G& B+ w

9 d) ~! S) y. s* a表3 效率测试（PCB 端）
& \  P: h3 I8 t3 s3 n

9 I* J3 ?2 x7 [3 y) T表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
" N- t8 a# E! D3 x" |5 U4 M1 q# B% h

. U$ \6 |8 N: _$ J0 {表5 能效等级评估（PCB 端）
9 A& j: L/ [& q2 v" D9 K

4.2、输出特性：
3 i* d; i+ m# p% o$ _" `
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

- X7 I, \6 M5 f

! U0 T$ I9 d: i. I/ H7 _3 ~5 l2 w3 F4.2.2、输出电压纹波：
0 o. s" y  C+ k2 V( c5 c" }4 t( I3 R
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。
; p5 D1 Z$ T7 K& u* \

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

! h; ]* k0 u% W

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

" R) t3 I" l* @2 a

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

0 r4 F0 q  \" @4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' h8 g# Q6 e* I
' {% b4 a5 t$ @6 O. K4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
" T0 Q2 v# |8 k8 H4 c* ~. q$ z3 \
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
- l- g; f  r( W6 g# h

8 i0 ~8 ]8 {( s/ J! p( V9 I, t4.4、系统温升测试
+ G8 ?) b# z& q% @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。
. F" _0 B. m4 ^! {, w" P

. \3 Z  X: p3 |3 }3 y! B

测试样机及配套外壳

# H! [) z; p. N) r" `温升测试：单位℃
2 ~) M* R3 |  E' P6 @

4.5、动态测试：

, f2 r  B: {: T" Q7 C) `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。

7 ^" L8 g: ^. t6 j

AC90V 5ms

( n: |: ?8 z/ G8 [+ P

AC90V 10ms

AC264V 5ms

) t2 |9 s- H  r  }2 ?/ T. A  y

AC264V 10ms

0 \7 \0 c2 L( z1 G' d& J% X4.6、系统延时时间测试：
; R$ Q; [6 E" T9 W3 E9 e) g

* }8 y, Y5 b! a" j

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

& R8 @1 P( V( L" `; J* @

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

% h2 S  B% \) ?% |

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

$ P) z6 ~$ s5 C# c

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

* `7 R+ \5 Y7 G8 x, I

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

1 x( Y" a  w9 l" v  {: |3 O

AC230/50Hz，100% Load

2 d( R) E8 I' x$ I- r% I

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

/ ~! p" n( \& G5 h$ u

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
  E3 T( _" \$ y9 S9 ^
( G( K# Y1 y. A; p' M( I6 b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）
* D2 E0 J) T9 n1 f) T6 h9 C

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

5 `6 c/ V* |; D3 e. O5 Z0 Y# D5 f

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试