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

概述

6 H7 ^9 @' F' _( Q& c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
$ F+ d" C8 a9 L+ Y1 q9 D/ y! y  O
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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; h7 X0 [# {) |) i! q7 w

9 b. I, T8 N# Z# _

7 u1 T+ j0 H* K4 l

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

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。

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。

9 j+ A7 \3 d$ w3 i芯片特性：
! m/ y' W9 h2 l( h+ w" g● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
+ z( s" R0 @: e% F& K& _) y● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
! c  s0 @/ t3 A● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 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
● VDD端过压保护
● 过载保护
4 g6 {$ L- t6 r& w2 G● 逐周期过流保护
1 A+ Z- x" B5 n9 c● 过温保护
$ L! U. S" E; B7 I" b● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
1 \' }+ X5 R. m: [) ~8 M8 k! i● SOP-8L绿色封装
+ n+ q& D2 V& W9 g6 D, k
基本应用
● 电源适配器
  [- m' ^- w8 ?, F( j● 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
/ @! i; H7 P- F! b  x- v- w; y● 机顶盒电源
6 m2 e+ r- o$ p# t' I- N● 掌上电脑电源
; f% R7 Z. e* \% N- Y6 D
引脚分布
' v: e* y5 o& W

+ J1 W+ ?& D  w+ }, ~( c引脚描述
' d( O% E" T; _( G; S

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。
* }) }5 T  B# I. F2 Q
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。

. m8 U4 S" r4 k$ A9 k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。

" E. V6 @  {: A2、样机特性

7 e1 A5 `3 K% y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。
0 e# s' w: p: x
2.1、输入特性：
% r# b( N' f) G. w1 ~- H7 \

$ \: q& Z$ y% J! h2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：

6 N. P$ Q+ n1 }& S' e2.4、保护功能测试：

( H. N/ j1 F( M3 Z1 X0 B2.5、工作环境：

: X$ j( |% a" T, c6 q$ C1 `; f2.6、测试仪器：

! q" I: N. D) {3、样机结构信息

* D) J" W+ P8 }; i' B/ ^6 C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。
' E5 Y$ B0 `, e, F0 `3 ^  e! d
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
/ ?" J0 X3 y; s8 v8 F! `- N

( [. ^, J" p- p8 d- u0 I3.1.2、元器件清单：
+ D4 V3 x1 R" Q+ a

& K0 d+ I+ U% N2 x3.1.3、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：
( _' T/ G: f1 U  u3 Q& v
# b, I# F1 W" [. J7 M# q3.2.1、电路示意图：
) B# U4 @2 \# R0 `+ [; {

9 m% d0 t9 D% O+ T3.2.2、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；
! E5 w6 {- E  E2 V3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
+ l* e& m# {2 d  [4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
. |9 {% j7 f9 _  {- R; x, d5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
: a5 \2 T  K* X8 J6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
) ]& N4 _3 L* H- @3 P7）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）)；
5 R$ A% w! `8 [1 S4 y# {) |3 A9 C8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

- ~- r& \5 G$ Q7 w& N2 M  h3.2.3、变压器参数:
8 H; a2 d, K- [2 F$ G% ^% x* o4 ~

3.2.4 变压器结构图：

" W/ h: e' t* \0 e8 W4 Y4、性能测评
& G. ]) m' Y8 K! J- _8 U& g
$ y  n. s- s( I  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。

4.1、输入特性：

- l/ l  ~: f% |; q6 p2 _/ _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。


表1 待机功耗
+ B) d( N( }: d) d. r

表2 输出100%负载下的输入特性

# y3 P2 w0 p% [+ r表3 效率测试（PCB 端）
" p! i' m! b6 O& u, I

1 f7 Q' Y; N: o# T" Q  M' u% \* j表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）
. Q7 d( z9 r: c

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

( j1 T8 j) V' ^% V4.2.2、输出电压纹波：

1 l, [1 h& I* L* U6 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。

2 b+ A6 B5 i  x. @, g

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

+ R7 k$ x$ O) {+ a" R( s

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

2 q0 r3 m  y- G1 n0 b- |* P9 N8 D0 \. h

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

: _6 b! n0 {9 _6 w# u4.3 保护功能：
! a/ T7 f- [( G1 e7 v
( R/ w2 |6 r0 |' P0 H以下涉及过流保护、短路保护的测试。
( }6 U. \2 f  K% J. @# L( W
& H8 Y1 ]: z9 o; T+ y' {4.3.1、过流保护：

( I2 ?5 n: {8 S# p4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
5 D. B! N8 e5 v5 _5 {

4.4、系统温升测试
3 K1 b4 A$ P/ X  q( T+ M( x4 v9 L4 R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。
0 o& h4 |* n. W& u, x% L

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、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。

4 E& q4 ?2 V+ Y% g  }4 C7 `! T

AC90V 5ms

# E8 d2 Y, ?$ `

AC90V 10ms

0 R( K: c0 k0 `7 }3 E+ _: N

AC264V 5ms

AC264V 10ms

1 ^, a) [4 `; O( S* z7 w4.6、系统延时时间测试：
+ T1 P8 U9 H* O" m. F

6 V0 j% `3 E( X; _: B' \. L

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

( o7 B3 _% Q! D3 `: [3 f: N0 X

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

9 g0 ]# `0 U& H4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
. L, X6 O+ x, b
$ e' b2 C: i, S4 P" ?4 q3 C

AC90/60Hz，100% load

' i3 V3 D* v7 o  j/ x1 C

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

9 S. ~' O4 \7 i8 ^$ W! B5 {3 I& N  b

AC264/50Hz，100% load

4 q4 H* Y# x) {2 u) [5 |

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

, c7 M0 Q. k4 s) ~, ^. d, b+ {

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

% G7 j, H' y0 X+ y" v' M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）

! p) q/ `# ?( p9 `2 d

AC115V/60Hz 传导L 相

0 H" a) m9 d3 p- D

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

, c, E4 U! b  u2 C' a

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试