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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概述
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/ j. E6 x6 q; t( Q2 y3 H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

6 b7 b) S" r  R! R' D0 P" @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

6 e' n8 _* N9 S$ `2 _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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" J# K( Q& {8 x* i/ @# Z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。

- m( p1 o+ |6 P8 d5 g$ b. dCR5269SSG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。

- R9 A: V+ ~9 |1 |) k( i, R5 o芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
8 c4 }( T# }- i- Q● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
  n- ^/ }# z  H: g) V) w, F  P" j1 @● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
, q# e" L" {+ T9 D1 ^2 a6 {● 内置斜坡补偿
* `. b9 p5 _* V" R- q1 I● 内置前沿消隐
2 Q, V/ S# V" L- k. n5 ^  S! H● 启动电流和工作电流低
: K, {' P' d* h: I● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
* s5 {" f4 K8 R+ x● 输出整流二极管短路保护
9 G9 f+ b( r( B& B+ q4 ~) J● 四引脚散热
+ v/ H' {9 {8 A7 D- @3 ]● SOP-8L绿色封装
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基本应用
● 电源适配器
+ C9 l) t* S3 L5 q/ I% t7 y● 开放式电源
. L' X( R$ Q8 w2 ~● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
$ j! D0 J! w9 J8 Q● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
+ L; t6 _' `& w3 [- c
) `6 d, f) l) v" [引脚分布

8 G, Q' ?' l/ s+ l/ v- Z引脚描述

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。
; G2 N7 O0 H) b$ w1 L' t7 z
9 g8 }8 n" ~/ f/ `& N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。
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2 c. c& j8 s9 q  W8 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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1 i/ y- _: f. X4 l8 @2、样机特性

; Z4 L! Z& E( i; E* D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。

& a6 _3 N: b7 x1 h) \2.1、输入特性：

3 s0 H8 f1 b7 `0 {$ s& H2.2、输出特性(PCB 端)：
; G0 _1 p- ]6 G' S

2.3、整机参数：
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' |0 j  d6 H! {2.4、保护功能测试：
' [% W+ g% s! d7 w5 X3 @( p6 g

, P4 r+ o# I2 [2 S) g" ~2.5、工作环境：
/ W+ j2 L  G' ?' a5 A2 F" I7 D

; v3 M. ]! B' b2 A' \7 a% w9 |: e7 Q2.6、测试仪器：
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6 z4 M1 I3 F$ V3、样机结构信息
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6 O5 m  Q8 {& g: X6 f8 A) P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。

3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
& J  q* @2 E; q2 l- y

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
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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：

- w' d4 _& l+ A1 O) K3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
7 f1 R  E/ Q, @, Y2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* d, I& f, h1 f# T$ T& ^( N3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
- ^' L3 O* m1 w5 e/ K4 K$ \4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5 {1 i) X0 l' F3 `$ G! X* k5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
  ]1 j, J2 K/ I6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
+ S+ z' \& k) o- [, a3 |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）)；
0 v0 B* C$ c/ O- M8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
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7 T# F- C2 i- E$ X6 Q3.2.3、变压器参数:
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! b+ \! D# ?. }3.2.4 变压器结构图：

$ w* j, \; K$ s% }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：

" ]* ]* U# T! j9 v% ?7 R$ [# 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。
1 E5 ^5 ?: v2 B# I. M" n* K" r

表1 待机功耗
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# J/ Q9 s- Y5 q$ i  M' T8 ]' Y表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
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7 C% T" ~0 {: R% Q4 @表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
, }! U- o$ I: y8 E9 h0 s4 N

. g, ^. \" W2 J3 }# X" p. c- k表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

# z  T+ p4 ^1 `  N. G+ z4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

7 f8 R" P  C, f6 K* }& ]& t- J

/ @# b9 i. K9 c. p4.2.2、输出电压纹波：

, ]; n8 a/ j. K$ 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。
% z$ t: J3 h6 f2 M: }
. O( _5 |2 f& |: `& Y' u' i

* H2 n" s( l9 l6 ?( I  G

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

6 M& I( a, O0 v6 ^0 S

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4 z* ~5 Q3 T/ {9 X5 `4.3 保护功能：

. P  s0 d; X( C- i8 o: O以下涉及过流保护、短路保护的测试。

: f6 H  ^6 o( n' y# e' v3 ]4.3.1、过流保护：
1 R! m; w# Q/ B. A

# i4 a" S  m, l/ ]2 R- _+ e7 e4.3.2、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
7 d" B5 S$ m% G* k% x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。
2 J& S9 ~" _6 E5 o# i1 C9 P6 ~

/ D6 Z2 W+ I3 _/ q' t1 S. U: W

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：

1 z7 y8 y8 U3 [4 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。

  W1 D6 s# |5 T# U8 c( c9 A. H* G

  F, A( C# D, h7 w- G" I/ c& l

AC90V 5ms

$ {: K" F; v( Y) Q7 v3 L+ t

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

( S: `2 z: u' G1 ~8 V4.6、系统延时时间测试：

" }+ K' f$ \) O) `0 Z  b- ^7 i! K

6 C5 ~; E; N$ ^

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

5 Q; n( {; W" f& l# F: f, [, A

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

2 L# t3 v& I2 Q) {# v

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

/ ?* ?% ]$ w. n6 A" u

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
2 p8 v8 d" K: k0 }1 F$ T; e$ H% s
, {# \: m' M& k- cDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
" P  s9 `+ B- z

AC90/60Hz，100% load

. y# J* x& y; f' A) c3 f

AC115/60Hz，100% load

6 j! J  a4 a- ^

AC230/50Hz，100% Load

! ^- r+ r" U+ j4 `/ l

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

" `' C" {& G! V5 [1 ~/ S& X5、 EMI 评估测试
  ]- b7 _/ c  r$ n* d
% b* T; d2 ~  N' k3 D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

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

9 s/ r4 q1 t! V6 @

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

* g8 e5 h& l" q+ @! Y3 N

AC230V/50Hz 辐射测试