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

- }2 x- N% T0 Q6 ^! R3 m
. X* v  d( ]! W# e* a; ?0 P概述

) ~* G, P, t! A- [" `4 L8 m2 ?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。

$ W* M$ x# I. _' @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。

" p# b# R. p1 r

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

$ o  [( I* P5 w& y4 a5 o8 q, @+ X% O1 nCR5269SSG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。
3 D! W/ P1 H5 S
& M$ f7 D4 P9 |9 A3 A( M' ~; o6 N. ^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。
1 h; Y& Y- q$ I: g  G
0 b' ^8 B" h4 S: Q+ U4 ]0 h. @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。

& j# l4 a. n, m- p/ J. R  @5 |芯片特性：
7 t* L: L, ?2 {$ R' L7 [! n8 `● 全电压范围待机低于75mW
, ~* i: V( \+ O0 G● 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
9 F+ b9 h) e1 z% s● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
0 ?9 k- z( u( T# c5 n● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
9 S& F; n. ~4 M, @4 G( D' R● 过载保护
● 逐周期过流保护
% u2 C# `3 m% u3 N; u● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
2 u! [: t6 A, T) U$ |● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
( l1 r( _# O1 v# b5 T& t+ h
, k9 w( [1 o, h$ d, `9 w基本应用
* E  E" c7 {/ n) O● 电源适配器
● 开放式电源
* B4 A. U& v* l● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
: X8 U; A( n5 o* I0 S/ f● 机顶盒电源
, u( _6 W) [" F& m, @3 ?● 掌上电脑电源

( N# V5 ?2 Q9 ?# R引脚分布
: g: X( I% C8 j) a- M- v3 f

+ E1 E) D) A" ?: M引脚描述

典型应用

; z7 O" e2 O9 D5 b2 T) 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。
/ G% _% ?+ F5 F7 H
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。
: ]! B7 q* {3 y7 C- G3 b7 {
7 Q1 V/ y. _1 e) M5 s4 Q8 p  ~0 F2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：

0 N# J6 D! o- C' k/ y' D" {4 Z5 X# T2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

6 [6 s: {( Q8 }) q" j' L2.6、测试仪器：
0 H; `0 I2 Y% }4 ~3 _

3、样机结构信息

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。

2 Q; p3 c0 c$ f) ^* q9 E3.1、电路原理图及BOM：

4 W/ r* B$ x0 g, `2 s" {1 u" J  I3.1.1、原理图：
9 b' l6 c# \( m+ a$ n* c, S; v

% _/ J7 _5 \5 _% K3 X3.1.2、元器件清单：

- s& A$ Q: Y) {! P" _3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

7 A2 k4 P" z+ s3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
9 f: d. f3 p2 w. W0 L# Y

, D- Y3 H; R* A) l; d3.2.2、规格参数：
. X4 V0 @# p: m: v1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
; V& T# k* y1 I( X9 \* p1 A4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
/ w& z& ]( o; W$ A' c* ?5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
; Q: }1 V) F# }% \6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
, w( g6 P, {( M& X6 h9 d7）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）)；
( c. K  r6 c- k7 G% b  M1 S4 [5 o8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
* W: |6 [5 L, \, H) s

+ U0 x: N5 s! q3.2.4 变压器结构图：
6 H5 X3 v% x. U7 t* r" X3 R  |

3 c- ~# m- @! U3 Q5 M, z4、性能测评
# q7 E+ Z  ]- J. U2 A$ @
7 g( ^. ~' H* |) @* V! 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。

* @$ X! j' E8 f' g4.1、输入特性：
. g4 v! r6 Q/ `0 @7 x/ \; o
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" {0 V, p$ k! P- \
) l4 C: ^) `' ^7 C
1 e7 I6 Z- q& Z表1 待机功耗
' }; |; @/ X  w1 d

表2 输出100%负载下的输入特性

  J1 |! b' r+ t- w" D  ?- o; \: u表3 效率测试（PCB 端）
. P. I& J: ~, Y- j* J: }+ t

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
1 x# `/ \" v: v) P; ^, n

表5 能效等级评估（PCB 端）

6 X6 U! s3 o, q& K# _" i5 ?8 ~5 M4.2、输出特性：

6 R  l( Z' h! B4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
* X  O  f6 M& }2 `) }$ k  Q$ n

4 n. ]0 y+ C9 S4 f+ h4.2.2、输出电压纹波：
3 @- ~. b$ s. j8 {$ q
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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

! Z2 x2 @  J& y! x. H$ e

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。
2 f- k- e$ w2 }
8 {4 e% F: d! e+ V' R. X  h4.3.1、过流保护：

3 l1 Q- Q  J3 X) J4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4.4、系统温升测试
- p1 k8 u/ m3 I& p% n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 ]5 I  m  g- z7 B$ I

  `; v' c8 Y+ X2 U

测试样机及配套外壳

& G  b- X! j& V. ^' [温升测试：单位℃

! A* C0 W* U2 D+ n4.5、动态测试：
5 G. \1 g8 C/ r0 N# \( F3 }: Q- _
+ Z( R& A" O$ K- p; H' k& I+ @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。

( F, m, |& T+ b- {4 K! E7 M

8 T& R- Q; v0 M+ x* J) D

AC90V 5ms

AC90V 10ms

' C1 P7 W+ @; l* c( T

AC264V 5ms

6 ~7 r# ]7 A) A' j! Z0 h

AC264V 10ms

# D# \. x4 A1 N$ |* W* B4.6、系统延时时间测试：
9 V: ]+ [+ y4 a  x) }

/ U8 q# x: k+ b' t

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

. E& b- \+ ]4 l+ r0 f

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

( h) ]- l# n7 |% O4 h

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

& c8 K; t5 a8 F' z" \/ a

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
4 n  B" S6 @6 S/ D
3 T# P9 f/ }! E5 n- ]1 y3 oDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
2 ~3 t# u9 X5 S

AC90/60Hz，100% load

& Z; ?" h& {. g# d; d

AC115/60Hz，100% load

4 R/ c6 G+ m' q0 q( H: e; t& g7 j4 y+ O

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

8 Y: K. c4 E" ^) P

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

- Q" E# J; {8 `6 E/ z# J! X* z2 I& d

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 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）
6 n! c. k8 l+ ]
- ], n3 Z2 y- }9 b# y

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

* t, b- K8 ]: ?8 K! I5 t2 y

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试