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

- v2 e4 h# ~3 {2 h% ~$ \% l# s: E' T概述

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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- G" d9 j0 e' K% T( Q0 ^; ?2 Y1、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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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

% i/ g! H( Q2 J1 eCR5269SSG产品概述
% l# Q0 Z% R% ?5 D  C( b( `" e
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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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。

; J- O  r! Q6 i4 g1 d( NCR5269SSG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。
: R" ]# Z5 D  C0 h( _5 h2 x) ]
. X+ B1 |; e) H4 j0 y$ h芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
* U) {% c" e* W# V2 U- j3 r. v● PSM模式降低待机功耗
, G# s! D4 q4 _  d● 内置软启动
, Q1 B, n4 Q% `) m● 良好的EMI特性
2 X1 s3 h3 m; ~4 i1 ]  u8 Z● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
0 V! C# N8 g1 P9 F) S6 z● 电流模式控制
5 h* u* x5 O: p4 U5 J+ S+ s, U● 内置斜坡补偿
/ s% p+ m1 h" l● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
) z+ t8 m6 s4 C● VDD端过压保护
● 过载保护
6 G0 b) c0 g2 `( k( R● 逐周期过流保护
● 过温保护
+ z+ k2 K% V+ n# u' r● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
& y+ X- Z3 p4 Z$ s● SOP-8L绿色封装
# H. A1 [; x' `( C  M2 n
3 D5 x& a8 s/ z* \% y基本应用
0 ?5 g- p: e, H$ L1 H● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
4 j: \" a& p& b5 \# a● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
8 Y3 B/ f* {. x5 v
, O2 G* S( W  C) g引脚分布

+ U9 k4 p& _. r# Z引脚描述
: E% W: I7 q3 ]" {) F* @# z4 A9 K

: Z" V* A# t3 [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。

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。
# W3 I7 W. |' H- U) x2 \: H1 S
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。
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2、样机特性

$ I! z5 i- B' ]4 `! z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。
. j" n6 {3 Z. G: d* B! g
2.1、输入特性：
3 [0 Q0 U  _) r( v5 n. c0 O3 T/ L/ Z" F; {

2.2、输出特性(PCB 端)：

3 k3 _' v& k5 f2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
* G7 g  n- C0 z1 s/ X

, n' R  ?  \8 Z! \; c" P2.5、工作环境：
4 ]* W! _7 }% Y$ x6 y4 Y" U

0 G/ m/ X4 R" T! a; H, K$ y2 Z2 }2.6、测试仪器：

: q/ u! B9 m# T, \3 m' [: W3、样机结构信息

4 [; ?: P1 B$ _) M3 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。
1 U$ e2 {2 C' w4 K
" e! u! X2 h/ s$ R" ^5 o* d: B3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

* t$ j6 d% v) }8 L$ |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

' E; P: K! M+ U, }% @( \3.2、变压器绕制工艺：

$ e; q' J; e2 R6 S; ]3.2.1、电路示意图：

! f  W" |* W# G) b% _6 }3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
, c- S& i8 |6 i; }! E3）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；
# d0 z+ L0 p* b( N% P3 ?# `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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
1 \+ k- i  b  W. D, K3 l% _8 P
3.2.3、变压器参数:
( ^& J: l: i; p  U0 `3 f* c

( w1 W1 |) B1 o- X$ x" l3.2.4 变压器结构图：
0 L5 {1 ^! @; e7 [1 V

4、性能测评
5 x  p$ A$ z: X. [) P! K" @
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。

; D9 T2 Z1 x0 h+ J4.1、输入特性：

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。
$ m* @  n4 W- P5 x5 p" w6 T% s
4 I' P) @0 [# d5 y1 B- c. x6 b
% u/ m& R3 \  p9 x6 N' H表1 待机功耗

5 S! S4 ^0 u) W5 H表2 输出100%负载下的输入特性

% W9 f2 n: q) p1 x表3 效率测试（PCB 端）
( B  V0 i; x& b! ]' Z, u# G

* H- `* m, j0 `1 w7 B; W  }表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

0 O4 R2 m5 y* D) I表5 能效等级评估（PCB 端）
& V# h% i- q# ^6 V+ j

1 v" w. C$ ?) y& S4.2、输出特性：
1 z" e' S% d" s9 K: t( z  g
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
& t9 S: I0 {  |1 }, ]! q
3 ]4 v) j) f- p" @7 J- @

. j+ @, w  N6 Q! Q  c* a" M: G- J4.2.2、输出电压纹波：

! V4 C/ y5 N5 c+ i; f3 E, c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。
. a+ E% P' Z/ B7 @/ Y/ x
  M" q0 x, O# ^

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

* n, q; f( G: ]# `8 {7 ^

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

4 f; t, P; M- A/ j! ]

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

4.3 保护功能：
. o( G* o+ C  o+ s: a
! O: Z4 B, \% V) T6 j  k* j以下涉及过流保护、短路保护的测试。
5 q( Q- j% x1 T  d' d0 ^
& n" s" w) H; t( H+ D4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
+ L/ z; g9 T& R' r
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

: U4 ^( Z3 w: ~& g) a; q6 n, H  S7 I
4.4、系统温升测试
0 ~6 [5 G3 S6 g# Y- V# S: @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。
8 L; @: R; u2 r( |

' `) L# S) I4 ], D, \0 t, w) q9 i

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

% q/ S$ l! m8 w4.5、动态测试：
: c" s) j+ {# H; v
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。

AC90V 5ms

# F3 [+ d  [( @

AC90V 10ms

* b! A2 W" V; x( ~% ]" J1 ?

AC264V 5ms

$ O) [" V( `3 R* ?

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
8 X1 F; Q4 r6 V
' k* n2 i# K" n* S

7 E" k5 h, R/ [6 ~3 p1 l

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

' \+ w2 w' A- U

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

1 J2 r% T' W# N

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

0 U4 i7 G! D% F1 o

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

! L- N4 H# {& K2 d, `! @4.7、其它重要波形测试：

) z3 ?/ m7 ?  G9 s* jDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
! h. b. @6 q% v4 R  ^
3 D# n4 }9 q+ ^

AC90/60Hz，100% load

0 m/ i: d0 A# i$ Q  |

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

  w. A) Y2 k6 p+ h9 V" ^

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
4 y6 Z' u3 }4 k# u" K- H7 g+ _
0 o: O6 n7 N. M: @8 u5 S- |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）
$ K1 h# \1 O4 B0 v9 F  B

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

  ]1 t, h- L* c* E( i, m4 A! L  k

AC230V/50Hz 传导L 相

* j9 ^9 L. v1 l5 o

AC230V/50Hz 传导N 相

6 o! s3 F$ ]/ S- [

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试