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

! g4 S0 f$ ~+ w: y' k
, [1 _/ A1 Y+ Z& c' {( U! ]- n! d8 `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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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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, v3 r$ H, ]4 n3 v, J, ^

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

8 C6 \  ]: N7 @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。
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1 X' `9 |7 i1 y7 N9 @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。

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：
● 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
$ D) `+ m& I+ f& O7 ^! D● 内置软启动
/ f, N; m5 d. Q4 z* \5 g+ Z0 w● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
& u+ O( u3 C' O. a% {● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
6 j, v; j# U1 o● 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
5 v+ W5 c$ r; T9 }+ j& ^2 K3 y● 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
. |) m) H( q$ B  c) g& e● 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
( E6 d) P9 D: G6 @* a5 @; A● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布

0 S, L) R; N) a/ X, j) ?引脚描述

' l1 _8 g2 }/ |典型应用
- w8 K! s. G6 h  x+ @9 M# O

8 O8 Y" s4 R& H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。
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+ ~: g% a8 G% Y  p6 R7 g1 O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。

7 [' m# P- f1 U6 D2 b: u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。

4 U! k5 K1 I) Z% j7 ^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：
# {1 u6 V6 U# r' d+ d

# @( A$ r- j. Y3 W. J2.2、输出特性(PCB 端)：
; `. a* m3 b$ S) X; N; i0 c9 |

' L; q8 A$ i5 V6 t+ j2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
- i' s8 Y- u- d3 g! F( h

2.6、测试仪器：

- {# d4 I6 \7 ?3、样机结构信息

1 Q$ X! l; }" C. ^) V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。
+ i( H. J& U' P1 G7 k0 M
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

8 L; ?  f2 ~$ k, F: E3.1.2、元器件清单：

9 n3 n; z9 T9 r" ~5 J$ L$ P3.1.3、PCB 布局&布线：

% k4 o. n* v9 }: t) X

PCB 顶层布局&布线

2 i; F* L( g  a! Z4 u. w

PCB 底层布局&布线

3 G, \. ?) g) W* J+ M. n$ W8 Y( g4 u3.2、变压器绕制工艺：
; t( h- N7 [% P" h" d- v8 T& A
  u4 Q+ d4 \0 q8 U. m# Z3.2.1、电路示意图：

, }) o; Z; M( l9 M% W% o3.2.2、规格参数：
2 b. m$ }2 y& Q) }& ]4 m0 t1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
5 L, |2 P1 O8 A2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 t/ i9 a, x' A! C1 W7 b/ {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；
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
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）)；
4 G! D( |# I) J8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
9 {+ W! G, N0 k6 w2 X" r/ b- b

3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
) |# n& Y* t$ g% C3 q
- K9 [# ^; R, _- ^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。
# @0 W! s+ b+ Y
4.1、输入特性：

( K7 M4 E( m; s! M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。
% q; I( m" I: S! U& z

表1 待机功耗
& c' D" s5 ~9 r# r" y

表2 输出100%负载下的输入特性
6 I: Q1 _: s$ i+ C" C. Y$ U, Z5 X, i

表3 效率测试（PCB 端）
& w8 o! w: B: E2 ?* |

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

  y, d0 k" \( ?3 D% q表5 能效等级评估（PCB 端）
5 i# J, y4 X. k: q9 ~0 K  I2 ^

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
3 g& o4 }3 K% \! R0 d

0 a, D6 B% f; ]0 [$ k4.2.2、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。
9 J' {0 i' U1 i1 S& s* n$ _
/ r: y7 q) P$ `2 r+ J1 G# w

3 c" j1 j" r6 R+ @% d. ^

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

6 f* _6 ]( H: e# q% {; p& L4.3 保护功能：
- _1 I" x' b9 O2 M# t0 D* ]4 A6 f
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ ~/ `2 h0 V( w/ F1 H6 `0 g
4.3.1、过流保护：
: ~# }6 B8 L- o* ^2 T

  |7 e% F9 j! n- [' V0 Q8 W: h4.3.2、短路保护：
8 Z+ _3 c% ~) p& Q. E# X0 N
" A* {1 W( X+ |功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
/ m. D9 @6 }/ p; z

4.4、系统温升测试
2 {: Q, I" C9 v( N* j, C: X# 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。

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
8 x+ H& k9 \: E- h+ t2 Q/ z9 z

: h) i+ p6 r6 b& D) M6 m" I4.5、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。

2 K1 [7 F. u  c8 j" [. S

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
; i3 `; v' o+ Z+ V" K) e
; N- `& N4 w3 M

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

" {4 F, A/ D- t9 a

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

2 F- F+ z& N$ G* x6 Z4 ]

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
! {. e3 A" g& \
6 f* w' g8 O1 _# o: C2 _+ KDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
/ s, \* k+ I% _6 [, Z$ a$ y; R

AC90/60Hz，100% load

9 {  E, s  b+ h

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

0 [1 Q% K3 }; ]- y

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

; p- d+ ^& h& ?" B! x& S: c" @- _

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

7 e# i! k6 S$ G; _9 S( W5 G5、 EMI 评估测试

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）

AC115V/60Hz 传导L 相

/ Q6 W1 X$ J# I+ |+ i8 g7 f

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

0 Y0 F3 S5 Y1 H0 V

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

0 {7 }5 ~8 j& |6 _& D$ L

AC230V/50Hz 辐射测试