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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+ P7 C7 S$ h9 @( z8 a6 y& ~概述

, b; z& p) W& M: D* W- O+ x! R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。

7 Z4 j9 ~/ O, e. x1、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。

3 Q- ~$ F, l  D* D6 ?7 ?

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

! D4 v/ L, c, }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。
( _; N- D9 g, V# P
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。

# g: R$ Q* ~; T  q2 ^/ ~9 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。
$ T8 Y$ X/ T7 X5 K  J0 y; S/ {
芯片特性：
# C/ q: @; v9 b  A! n+ o/ u  i, N● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
  L" V* A5 t. F$ ]● PSM模式降低待机功耗
) [  M4 z* B2 I- N2 D● 内置软启动
+ z! m: Z9 Q5 z1 i6 w$ N# R● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
9 _" U& y; v8 @8 R. ]9 `● 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
3 w7 a) m; R" s● VDD端过压保护
% X$ ?8 z# q+ ]/ G- a- m● 过载保护
● 逐周期过流保护
: v. y( L/ Z8 D# I) O● 过温保护
7 F2 T6 K% I! }3 d● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
, Z. u& o; g' b& ^. ?● SOP-8L绿色封装

$ m' l/ K, }5 Q# X基本应用
● 电源适配器
6 w# U1 \0 r' n: N$ W● 开放式电源
/ z- b6 L0 d" n2 E5 |● 数码相机和摄像机电源
/ b2 g& K" F- f● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
$ a9 M" D# r" E
4 i5 P$ ?9 z7 f0 |/ T" x, p- }引脚分布

引脚描述
& `# J( ]4 H% n1 }4 b

典型应用

  q# t9 [, O. P; \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。
! r$ v; P9 r: l, u
- b) ?0 V; C- e2、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 Z" r( O: @( Z$ k+ e# r: V& [

2.2、输出特性(PCB 端)：
. z3 h3 x7 o- R% a. N6 m

2.3、整机参数：
* R7 h4 Z( L% u$ ^/ e

# S5 z) }& Q) V& n2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
* v5 ^4 Y* ]  [' q5 q( l4 `; t

# k  G8 Y" N% u0 f( v. f$ ^8 \, ^2.6、测试仪器：

' v: u# h6 ^. [8 e1 K: E3、样机结构信息
  R- T  C1 @! ]$ 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。
4 W# J7 s- N4 t- t% X5 Y
3.1、电路原理图及BOM：

! x2 _1 ]! e" n" h7 O- q( E3 h3.1.1、原理图：
1 Y. F4 x3 V# q9 y1 J  o

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
2 Y) B+ O: h; R
3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
  R: m, \. D1 j2 }* b" n& V) \1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
: v# a6 ?$ z4 v% v" n6 g2 X3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
; `" \: L5 Y7 F% t# a4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
( A' E! }. Y6 i3 _) m! E5）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）；
# h* b- T2 i; M: E; s: S$ j% v7）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）)；
' x; i3 m$ `: e7 t) C( a* s; j8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9 ]3 f2 j' i& p9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评

5 S3 r/ [! z) a5 V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：

$ b8 ~# _# Q) T; s  O7 F+ s6 s1 U6 z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。

4 A) n% w% o: b/ N. X; r
4 s% P; u3 `- q" h4 p  \" }表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

& D8 B: R9 B7 y) `& z% \表3 效率测试（PCB 端）

; ?5 B* I$ ^8 |- L: K6 v: j  ~表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：
7 [7 ^7 h. m  _0 p9 t+ Z
0 [/ ^# M: R& V4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

) ~' _" d) N$ o& D3 m

. S6 S/ u" c+ J9 P4.2.2、输出电压纹波：

6 W' f8 n% C- U, K+ m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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

! |. i' z) ^' N" G& D9 }4 E

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

6 K/ j* N; Y% N' z4.3 保护功能：

9 A' [5 I, _& h$ W/ x& e' |以下涉及过流保护、短路保护的测试。

- v$ c& ~% X6 a" c4.3.1、过流保护：
4 B6 |" e- A/ @4 ]# x$ [3 w

: m3 g7 n; q2 x* M% C3 R4.3.2、短路保护：
& x3 F8 W- _% B/ p; ^
8 m& c# q0 Q" K功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
8 X% z0 E: I" ~

, ^. e& W8 ^8 g+ H: Z4.4、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。
1 H: i3 N" J& t9 Y6 F

$ c9 c- E) \% X% U

测试样机及配套外壳

# u3 O( o. ?. q" o$ V温升测试：单位℃
! X6 R$ Q& F5 {! \

+ c( o1 k0 S! K& E8 J! j2 ^. b4.5、动态测试：

  Y$ f% d5 Y0 ^; t% B9 ^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。
. b3 h& K# G1 r; s/ k6 X
% O! A3 D! G, a& \2 H

: N+ w0 k; I3 D: m, Y7 J& Y8 E) I

AC90V 5ms

AC90V 10ms

% T  K* S* I2 Q/ v& T- q+ ~1 D

AC264V 5ms

; `7 g1 |; J  k" }0 c  S7 x4 i

AC264V 10ms

) Z' i$ i8 ]& C4 a4 e4.6、系统延时时间测试：

" U7 t# {- D+ a. s/ V

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

$ L9 i- U* X+ G

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

2 E/ n* R2 t! A% n

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

( w3 q7 D$ d: ?  m

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

, s) W) O2 m, G9 W; p; |

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
  H# ?0 V2 S! k" I* W) T3 J
7 U8 u4 }) m/ f1 sDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

# n5 |+ v2 B; _; V# ?

AC115/60Hz，100% load

7 L$ q% n1 W7 p5 [( H: v/ p

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

7 n  @0 ]5 s! z* I$ [

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

3 h+ M3 o. e0 u  n4 A- a& l

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
; I3 _( T0 n4 K: l7 c
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）
9 b! s9 b$ k- U! V. z4 [5 E  \

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

( O" \5 \1 g8 M: V, q# r

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试