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

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

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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5 t9 z0 H  x1 ^# J6 m7 U2 ~# e' I. w

1 M3 x* |/ s6 I: c% Q9 J  o1 z  C! k

8 k: X( p+ D7 U2 @+ r) N

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
, B* [! o. q) ^/ r# M% ^
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。
4 l+ f* |- u0 r0 G7 v! K- L
2 X% o/ O- f1 X( t7 s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。

; @, s3 j4 z% L# N5 Y" x7 FCR5269SSG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：
- ^4 `/ P1 O7 a# W0 E9 w$ P$ R● 全电压范围待机低于75mW
● 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
  S- _7 H, e7 f# M● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
2 y' B3 |; r  @/ j' E● 电流模式控制
( I6 M$ B$ F$ h4 m2 |6 o" X● 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
● 过载保护
- A! P* g9 I7 v$ C9 a3 ~● 逐周期过流保护
4 Z4 e0 Y. W  W5 C" y+ s6 }● 过温保护
8 I1 [5 Q" A8 Y● 输出整流二极管短路保护
1 V/ [) i2 o5 b) }" j● 四引脚散热
* e' h6 X" w3 J" n% ~+ F" s● SOP-8L绿色封装

! P" w; N) g% j基本应用
/ P/ l4 V; Y8 B: a● 电源适配器
5 ^* ^7 D/ d% U1 d& ]0 U. X● 开放式电源
- w. w8 U1 ?7 w/ G5 U● 数码相机和摄像机电源
7 U) _, @& A* W% N/ A/ p$ |+ S% l( T5 w● 电脑和服务器辅助电源
* a* v/ _5 W: w9 x' h, M● 机顶盒电源
0 c  [, `. Y3 r$ n! o! G● 掌上电脑电源
* L( X1 O/ r5 F- ?' r( K3 t4 k
引脚分布
+ D6 u4 N( b9 V. r' Z

引脚描述
3 O5 M% G3 u# H7 k

$ V: x4 k- w1 w$ L; W1 b& L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。

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。

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 j% |' m' Q5 w; ]+ l
2、样机特性
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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。
! O, W( U$ Z; }7 c3 e  y" F: e
2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：
3 ^8 c' u$ u( n& o+ i. R7 N) m

2.3、整机参数：

" i* W% n0 o* ^" ^4 X! |2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

: R$ D" Y; W3 s9 t2.6、测试仪器：
+ `3 v$ L; F0 N- I' ^

3、样机结构信息

. ]) l- f* X8 s. K0 ^3 R1 H) e! X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。
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9 j9 a, L8 n# _0 a! F3 |7 P3.1、电路原理图及BOM：
& \9 ~7 _( H" G+ y
! d9 l2 c# m0 Y3.1.1、原理图：

9 Y. {2 D; {6 j& f! w3 P3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

9 i+ b7 j; C8 S

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

  O+ O7 p. g5 j$ ]* X  X3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
2 T/ p- c3 p1 |6 _& |2 F3 I8 r1 t

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；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
9 m. q, x5 i! Y1 M: R" n2 W4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
1 m( `4 k( c* F- R2 z6 a5）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）；
" e1 W, l' v* \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）)；
2 O5 s, b; D& X6 @' k- r8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
% A  d: t4 W) k" G! @9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

+ ~% @2 j+ V' b- Z% E  D4 z3.2.4 变压器结构图：
  e* g8 c6 j4 o: P" h6 B

9 E, R! R1 g3 P$ q) I: D4、性能测评
% u$ J$ e" h$ f* ]
, q0 o: t% b0 Y7 S7 n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。

4.1、输入特性：

  `7 ?& G3 z) x4 q% U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。
  {6 @" k$ M3 B6 \8 X" j( \

表1 待机功耗
  l0 @; [+ a7 }0 u& h

+ S* @- I$ D3 I2 C5 [+ _! j表2 输出100%负载下的输入特性

, @6 p7 T+ {9 g! F表3 效率测试（PCB 端）
3 P6 \# s  ?1 w# n/ A3 ^

; O; r2 k4 x) I表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
* g3 h6 j) g9 A9 |1 J

, o5 T8 b; `5 n: a/ \表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

& a: Q+ a1 ^" }0 u4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

/ B* r1 a# _1 z7 S# F# \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。

3 B( [) \% W8 i3 K* A( k

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

5 V. e) Q+ i2 Y* m/ ^, I

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

7 d- d! ?* s* f( a- w! |4.3 保护功能：
: i6 V. |: I! w" T4 |4 j9 ~1 z/ [
, G. M# w* a; Z4 L3 m以下涉及过流保护、短路保护的测试。

5 C& \0 Y0 w) }4.3.1、过流保护：
% [( x$ y1 i6 h+ C( f8 ]. f: y

4.3.2、短路保护：
- Y$ x* B, Z. q/ K. [6 ~' l% I& A
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 ?- \6 w% c% C8 @2 t" j% J

6 y) H8 R" ]0 l5 [. ~4.4、系统温升测试
6 d+ q% S, m' |! ]7 K0 W! p- y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。
3 R- y* \% |# @) Z) c

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

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。

AC90V 5ms

  q0 u3 `  \# B" d+ V5 y' q

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

7 `: X7 z! H2 z; j- q

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

4 r& S8 b; Z1 G+ A

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

: [2 |: J6 G- j- U7 s8 c, m

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

& k7 o& O* s1 k& x" w9 ]

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

, P- [: t3 G7 f0 v

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
7 K9 f, f1 j1 N/ w/ C5 }
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

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

2 F1 P! p8 z& M0 {8 Y5、 EMI 评估测试
7 S+ ?9 L. v, V7 h
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）

% Q5 S; ^' T" f8 Q2 x6 y% H

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

/ e, x3 @) C8 E/ t

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试