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

5 m8 I' D& ?0 s, i概述
2 z# u' P6 o- m: o, B7 O; X8 Q! a
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。
0 [- [) d  C7 ]2 k
, J4 G- t- l6 D9 Z, k/ I# K+ w1、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。
& P- O3 B5 s3 D7 c8 c  B+ J8 ^" S( R
% v- H% H( V# C" M4 G3 ?7 c) J" V7 u

3 W& d  W% h1 U

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

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。
0 N' ~/ ^% K: o+ D
8 v' S4 w0 \, a2 M: |* V# ^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。
( i- x( S1 t* M- \0 f. B) a
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。

. U, X$ u, V, f1 k; d, I8 D芯片特性：
& l) F" S+ X# g  n● 全电压范围待机低于75mW
1 Q8 i, p- a+ k8 c( `- j● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
3 P2 [6 d2 b( T0 i$ @. g# y9 \# K● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
% k, M7 t2 w6 i● 电流模式控制
! A/ `7 K5 ~( T( C● 内置斜坡补偿
* p8 z' z# w, d# ~" c& l$ r$ C● 内置前沿消隐
! e2 G3 N! G  q: ^, A3 t● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
6 U( F5 g. a5 }9 u0 d: B$ M2 a5 \● 过载保护
+ L7 s. K/ V) h1 w( r5 H8 Z● 逐周期过流保护
6 S! y# ~; T% j: {, h● 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

基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布
" x  d) [, h9 F

0 b: c6 S6 r$ r+ Q引脚描述
2 W5 a: E9 y' G0 ?

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。
9 a; t( {5 z# x( W% b& F
  ]; f4 |5 \. N. ^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。
9 x' u5 A) G$ j5 B+ _  X& G
( e6 F  u2 z* d2 Q% K; l" L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。
3 s) u: V. ]- u$ m  D: ]) v' `& a
2、样机特性
0 z' q! t2 x4 }. ]" F
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。
5 L8 v5 U1 v% t4 f$ O
$ v& w; S1 n8 t9 y) Z6 h2.1、输入特性：
6 [! Y7 l/ m! C

0 p$ P7 [6 c/ R9 ^" M5 H2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
6 C3 _! S7 J4 N( k# q

2.4、保护功能测试：

) y  P9 f% {" y0 E2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
$ [: I4 U( \/ F  L5 g! \( r7 V* O
- d6 a0 ]' D" a& t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 Y( N3 E- P3 S8 |1 U/ W3.1、电路原理图及BOM：

; M9 s( b9 e! [( o9 `3.1.1、原理图：

& c# h, V, p1 J2 N/ K7 M# j3.1.2、元器件清单：

* q6 ?0 F1 m: C/ C8 h9 W, N, {: N3.1.3、PCB 布局&布线：

6 F) O) ~: S/ z& E5 \5 ^

PCB 顶层布局&布线

$ [; j+ Y* C; c$ {7 b9 Z

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

% C0 k7 u) V6 ]0 Q2 S4 i$ ]8 ?3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
, ]  T, d- O; Z8 F: A  y2）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
( D, n3 s1 }" ~! Y& I5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
$ A8 t) j$ e+ E! u0 P4 M) E* M& A6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
# A! A5 d8 w2 o/ B0 M; E7）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；
5 q+ D  V1 b/ o. n/ f9 ~6 V) L
3.2.3、变压器参数:
5 m9 v1 f  s% D& Y( e+ w

3.2.4 变压器结构图：

1 j2 {/ v2 i, V. S, M4、性能测评
9 z8 g5 {6 s2 B+ O+ N' Y
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。

) |  T3 f  M0 }' P8 {9 c4.1、输入特性：
& a* C0 g' i4 z9 P2 Q* h. h
8 p' G$ ?3 ~# u7 C/ ~1 E: M2 E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。

! s  m: _( ^# @* y/ a
, Y% U' M0 \5 r2 e表1 待机功耗

' @+ C, }7 d3 t6 X$ ^+ ^7 ^表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
/ O) G& U$ u3 p! P- y. {# Z

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

) Z0 S; Y' G3 F( U+ R; N表5 能效等级评估（PCB 端）
2 z) B1 g' V8 A- H4 g: O

4.2、输出特性：
# X! h. S$ j( f6 ~1 `
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
1 b% ?( S( X" c
3 z, J7 k; @7 ~: F. b4 k$ Q: U

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。

% e3 }# V' l0 J' m5 g

8 G% P7 j& t& S, A6 x8 M

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

1 e( p4 J- D6 p" m4.3 保护功能：
1 \9 W& g# e7 B+ r& w, P
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ A! }8 X& e5 A6 D% G; ^
4.3.1、过流保护：
5 q2 J8 d( q; l/ \) H- o

% b( z$ B, s7 v' u4.3.2、短路保护：

0 c1 G$ S- ]; O4 L( D功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

. M8 d/ ~+ v5 ?0 I
0 @. i9 R9 q; ^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。

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
  K  k1 I5 d" I7 }

6 l% y3 a; M  u+ ^+ V0 _& s4.5、动态测试：
/ P. I1 Q5 C4 ?) I8 w& d/ V+ b0 t
: y" a( b9 s- O& w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。
4 u7 e( H# f; z
' e/ y) l4 x+ K( m* Z

7 x# D$ V/ K$ A

AC90V 5ms

AC90V 10ms

6 s& H5 M% P% K8 H( i' ^, J

AC264V 5ms

# B; E  L; O1 ?- H

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
% w) T* G) K* Q, t
5 k, Z& y- n' I" v$ ]/ r

  z; a# Q+ u3 n" R0 y+ d6 c8 J

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

* ?5 I+ p9 G4 L3 B# I6 @

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

  S: r+ J0 \4 v. K! |! Y; l  K

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

! ]5 O4 T* h6 K" I( h

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

8 x# b! u, m9 Z1 e

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

, N& ?( [. f: H. }4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
# ?' Q" `3 q. z% |
' c0 ]# _9 p: V3 o6 C* W, V

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

9 z6 G+ G7 ~5 x, a8 g$ f! X6 B; R

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

5、 EMI 评估测试

) X$ `2 Y% {, a5 ~& l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）
) H9 M& h) O5 A! N$ \% L

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

8 T% ?- X0 X, c/ ?+ H& u" [, q

AC230V/50Hz 传导N 相

  |2 g; v+ q  L1 T5 v% n7 {

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试