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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. t) a2 u& k6 i2 ?+ F: r概述
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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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  y3 {9 k8 B! s& _; A  \) T5 j- z1 M' a1、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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; @( T6 X6 Y2 y8 r7 D' y

; d8 u, A8 S/ v) E6 a

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
* ?1 T% b( C" f5 f* R8 F
' q, R) Z4 V$ RCR5269SSG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。

7 b* ~( \# ?8 Z( e2 a芯片特性：
/ X: n) q+ v6 m  M* H2 g# P' x● 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
9 p% ~  V. W/ m4 z! J  B● 内置软启动
7 a3 o$ [( j( ~! O0 V; f( m) m9 D! l● 良好的EMI特性
0 _, }( u) L. R' ]" a) H● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
2 K5 U, C" {, O8 h% Z/ ~● 电流模式控制
● 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
6 V: n! T) i+ n8 \  I& Q) _● 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
/ g2 |/ T$ o. X! d, U● SOP-8L绿色封装
  F8 J/ `% V/ h7 t3 f& O% n
基本应用
* f( X7 z; x; |● 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
3 a. Y- y; X1 U# Y, @4 D: v& ?. ~● 掌上电脑电源

引脚分布
4 W1 [+ c* b2 h. I* w6 x0 g! T

- ~5 h! P( r) _8 l* ~引脚描述

  J3 }* o+ V# G! {4 t/ ^典型应用

; D$ a) b7 k& r+ |% g3 B5 i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。

+ Y# P# ?+ l8 n# 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。
1 u/ R# a0 p0 O8 @- v6 @  l6 [
( ^; b; O; k6 E. z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。
; ^( c8 F7 }; X) x: B9 L/ [
9 |: H- h7 `4 x: ~% |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：
! g6 d: Y" ?5 r4 g% c& y, Q

2.2、输出特性(PCB 端)：

1 h, c) v2 t0 K7 \2.3、整机参数：
  n& j6 I0 }' T7 S5 ?* r- z

2.4、保护功能测试：

. x; ^/ C. l$ o; I: Y& O$ A2.5、工作环境：
/ R' h! J% T2 \2 a8 G

% |: u' a! e4 p/ [2.6、测试仪器：

! X* o0 ^* A6 s/ I6 u8 I/ B3、样机结构信息
" Q8 e, k) T) ^8 ~' S
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。

% [$ c( Q1 N% ]* P3.1、电路原理图及BOM：

) I6 B, e: e9 X% H/ ~+ L5 y3.1.1、原理图：

6 ]% |. p7 K; c: J" C3.1.2、元器件清单：

* k1 s- R: U! g1 n' K  }1 t3.1.3、PCB 布局&布线：
; O8 S+ y# t8 m  @

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
# G1 P% k. |/ t+ W

3.2.2、规格参数：
7 }' W- ~2 N* {1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
; N4 v5 f& |$ v3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
7 ?8 l5 k8 n7 s4 b; Z  Z, z6 u2 I. h4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
2 y' p' F) d1 w$ }' N( k' ^4 \' D5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
8 o$ Q1 m& Z; x! D3 V: D8 D& o6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
& t  m; X* N3 Y2 W4 O1 Y7）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）)；
& D+ m# F( A/ j, C: d8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
$ p" c) v  `3 G  L9）成品要求:浸凡立水；
7 |' V8 |5 Q8 \. W! y* J* ]9 {: W
' e% y- Z. Y1 n$ H  v3 g- W9 C0 V3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评

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：

4 Z! R2 O# u  ]# f" L; u( h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。

, E3 w- e% o; `3 X
- ]( L* e6 D# q5 E( J7 n5 j表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

9 u- y* z7 ?+ \! ?; y/ o表3 效率测试（PCB 端）
: C. o7 l) v  W* _7 ]0 m

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
: m$ v+ \; ^/ I  W$ d% F- d$ _

表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

5 D  R7 O% c. |6 J& }4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
+ l9 T* ^3 E: v7 ^+ O
8 ?1 ~8 m% U* v' p/ G2 _7 V9 H

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。

' V, n0 V$ T- i* D: j

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

% @1 n, c6 i0 j1 P# u) Q* |* P% v

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

  ^) i/ L* m9 z4 l2 k4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

0 i( f* E  |) ~8 y5 t  g功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
! x7 d1 ?1 ^* @; ~5 H$ H4 F4 Y

; c0 q3 [( ?+ `5 Z: b
1 l1 n( A  K% g! u4.4、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℃
+ t3 X" `$ V5 u

8 F1 ?& D& U' Z4.5、动态测试：
$ D# v# J9 k( U" Y' E4 ~0 `: p
  d0 W4 v1 c& x: |6 X9 ^1 m1 \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。
- Y7 [7 y# a* B' }2 L6 X) G* ~

AC90V 5ms

AC90V 10ms

& N9 F4 S- ^/ f! @' ?4 X, V

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
! `: f( H) D" x" T) V. N6 G7 e
2 P: |( [: w1 S/ q& b

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

! b. [" k4 X3 `* w% W9 R

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

: f' b+ i. o4 B/ n2 y9 `

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：
/ l2 n+ G4 ^- V! e4 D# ~- o* q
! e8 Z# V6 ^1 _8 `! u' v/ Q

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

3 k8 p. m0 F  [* Q

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
  n( x1 V. S7 c, o- {# Y8 ^
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 J$ Z3 F1 o3 H' P2 v- A

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

" ]" Q5 j2 G/ {5 l  t

AC115V/50Hz 辐射测试

6 I1 Q4 C$ s1 j+ W

AC230V/50Hz 辐射测试