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

( `' c* X# d) k$ X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
- v7 \* J& l! |% ?/ N
! k. ?9 J2 V7 \. R' n) S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。
: l% t. Z/ u$ {6 g. l

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

5 O0 z2 [4 ^: A* N" `CR5269SSG产品概述

+ Z, _, ]0 |+ M, oCR5269SSG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。
  F9 Z' s6 {* y
  y1 K/ O7 S# @9 e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。
- h: |5 D8 U/ G2 H. Z& R/ ~
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。

芯片特性：
9 p& b) k4 S0 ^, {● 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
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
7 R; L4 U" b1 r+ u, Q. T● 电流模式控制
  Z: H7 ~6 \2 q5 w7 P' t● 内置斜坡补偿
9 Q0 X* m: Z7 \' Z' L# z3 F. o$ s● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
+ G( T) [; z& k- }# J% c# \/ x● 过载保护
● 逐周期过流保护
- N+ T$ i" q1 w  E7 [  w0 K● 过温保护
) w% A7 Q( |  B● 输出整流二极管短路保护
- r4 r. Z! y( @% Y6 q' `● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
: p( F; p- T% I4 l* `& p
基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
3 N) P# ?* b/ T● 数码相机和摄像机电源
* n  Z0 X) ~1 {$ ]● 电脑和服务器辅助电源
, ~4 D7 @+ }6 P$ U: g2 r● 机顶盒电源
0 j/ V' o4 }& M$ Q5 c2 o5 [. P6 p- J● 掌上电脑电源
; N- N4 V7 a9 B& l3 S. u3 W( h
9 J7 c) Z" P- o" S9 h5 Y6 g$ t" P引脚分布
8 v% K! a/ e* [. r1 w7 s

, C. `( J# g3 F1 Q7 i& `引脚描述
* f; j) F9 _$ y- ]  g- X" D3 t

9 {5 ^" `% E( ?# N( v+ i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。
: H* T6 k, x! i& {9 @7 x8 G7 e  z
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。

2 |" k$ {& _" R/ r3 @$ u" 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。
& L0 ]; M3 A! n9 a  e* r: |4 f
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 o1 q( q2 v  R, E0 x/ j/ v
2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：

$ O! A6 B* W( o3 `. ]4 j2.3、整机参数：
) G7 w% y- C- q( d. g

' h; f2 ]0 Q2 b+ L# y) S! m8 ^; o2.4、保护功能测试：
" [; F. ?: c+ Z; W7 O* D

2.5、工作环境：
7 s: b5 b: I; \+ w/ R

2.6、测试仪器：
# N$ V* F/ A+ R4 C4 F

" Y1 }: U" o' o, ?3、样机结构信息

* e7 t" x$ N2 u3 |3 h2 F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。
6 a: X4 I( k$ r& K) M9 l4 b1 ]
3.1、电路原理图及BOM：

6 r; N2 @( h. s7 J3 F3.1.1、原理图：
8 ]- O1 I* Y" v8 T2 X& T5 U

  t5 l: G1 c7 }8 B3.1.2、元器件清单：

" n5 @# T4 i6 e& z3.1.3、PCB 布局&布线：
  e' B5 W+ y" x' E3 k/ K

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

$ R, n5 H1 F7 A# s0 C3.2、变压器绕制工艺：

( z% A6 M8 O% _) v9 j4 N; s% e3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
, E. ^. T" }0 g0 l& m: V1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
& ~# C3 X- E9 ~/ p) L8 G' T7 R2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! d4 \- I2 `, B3）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；
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
1 ?* M. V7 C) }0 S7）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；
1 X4 |& |6 y2 @/ S. u8 E5 ^: Z& H9）成品要求:浸凡立水；
- ?1 i* t& E4 p. V
3.2.3、变压器参数:
, v9 N% e- Z5 m7 k: g7 ?' l" h

3.2.4 变压器结构图：
) @+ r- a. R4 Z) Z4 r# S

/ Q5 D& {) C1 ^5 M, O, e5 E% X4、性能测评
% `. S) t3 c: i& a3 `8 \
! h: a: n( {) A2 ^1 N8 @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。
8 |) _0 |8 [7 S; g$ s; c8 U
4.1、输入特性：
* g1 {1 w) P: e( ^; ?( s8 N
) }$ C; L* c: O# ~& f; M, p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 q& i) k! r" t% n
; x$ D+ \& k$ U: E! ~
4 H! c' d  F8 k9 {8 G8 M3 K7 |% M- a表1 待机功耗

& G- U, ~2 F4 p8 K7 i7 E0 \! ~: f表2 输出100%负载下的输入特性
' {5 q% I. ]0 |! X/ C7 ^  ^

& M, j5 `4 i0 r0 W表3 效率测试（PCB 端）
( R- Y5 n, `' b

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
7 G" b# [9 o* M6 Q$ g

" V! l7 O; ~  B% h5 W6 L表5 能效等级评估（PCB 端）
8 o# u' C5 h3 i9 i

4.2、输出特性：
- h4 i) v/ Q4 H
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

/ i% `, \/ f( s9 t) P4.2.2、输出电压纹波：
7 U% x" i7 `6 ?2 K% w& u
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。
& h0 w  z$ T0 z' G. T4 ?

7 ~' i; V; u3 h5 V7 I

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

8 |8 \! H! l0 Z7 t

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

4 W& D" z, o7 F

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

, S1 Y' [  e: n, g; {) p

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

! j8 z7 n; X* x+ A2 r5 {) A6 l4.3 保护功能：
. K) }4 E/ g* R3 n+ e3 B3 E8 u
4 C& z" t  g1 Y) j. [: w: L以下涉及过流保护、短路保护的测试。

/ ]% ^4 ]$ F( C5 N% i; D4.3.1、过流保护：
2 g4 U4 G. T  {

4.3.2、短路保护：
3 C7 H" y$ J' m, l
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

3 ?6 D4 ?* I2 I# M$ R
, K2 `, c* K+ W" s1 `4.4、系统温升测试
6 t4 m7 i7 L: x/ m  f2 l. J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。
& X( d# y  W( `; l5 V5 S# a

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
: w* n. m3 Q: x  D

4.5、动态测试：

) q0 q3 l/ M/ q. x# q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。
6 Y, d7 W: m9 Z

AC90V 5ms

AC90V 10ms

; B7 K  ?' k: y, f

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
: T+ ~, \3 M. Q8 o5 d" s: F* H

  N& a6 v6 T6 g) y! J

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

2 h6 j# |1 ?. t

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

- U: u' s; @# A3 C( M- m( ^

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

2 [5 w, s& A% @4.7、其它重要波形测试：
0 b- g  C5 P+ x, _  w4 \
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
- v5 O6 m/ H' L* [# ^  d, O7 X
* i6 W7 {' S4 E* Q. A. w! b6 z# `% S

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

. P. [% [' F2 H" o: z

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

: T7 D( t( G7 E/ w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）

6 v* A' h/ a1 ]9 H

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

; C/ C( i4 B. h3 d8 p+ @# l

AC230V/50Hz 传导L 相

$ a/ P2 p  r1 ^# u

AC230V/50Hz 传导N 相

3 T. N) k; r0 ]* ~2 L- u

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试