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

, C# a% I8 m( o3 K6 b概述
. j, \, v" X( D7 A* U! }/ L
  d) F& X' v; e1 o& J4 S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。

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。
9 ?, U/ a. u8 u) D4 m5 u+ B

, X4 C) _" T* C  h

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

5 k/ G) R/ D7 U+ y! E) Y) @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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: e0 n7 U6 h% Y- t) W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。
) H/ b& k  ^0 D6 I# B+ s9 u7 s: C
芯片特性：
1 V# `8 y5 Q( J: p7 Y● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
, I' m8 t$ [( \7 @6 D! ^2 W● 良好的EMI特性
! ?+ ?" p) B2 C- `● 零噪声工作
5 x5 V! `: D# w, _● 典型65kHz开关频率
7 |# j6 a- d+ E; T3 e$ I● 电流模式控制
) u4 v; W0 U: H) |) P$ \● 内置斜坡补偿
5 o% B8 p( Y% ~6 x7 W! j● 内置前沿消隐
& s# C) ?6 r; Q8 J; A) @" D● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
, D$ l6 {; ~; s8 N  C0 M● 过温保护
# l% Q# N1 H3 Z# n! d3 e$ ~5 ]● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
2 E0 u; @0 T* U9 w9 {) s● SOP-8L绿色封装
# e- h- [4 V, \0 D
9 K: Z. Q4 L8 [" l. Q基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
9 ^8 N2 O* R" P) B1 \, z, C" s● 数码相机和摄像机电源
2 U3 f" b% ?# w3 d, W( [# l( m) H● 电脑和服务器辅助电源
4 j$ r% b9 f1 y1 X9 I9 p: l6 F- M5 Z● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

# F/ Q: r* k+ X/ o$ \: s# \引脚分布
% C( J) g" z( g" {) y2 M) V

引脚描述
1 }7 G; {' V" e

# {8 j) r! Y( D* |* V  C典型应用
. O% |' H$ d% z9 @9 y

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。
- P7 a/ E( ]$ ?
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。

" N1 T# H: i# z3 C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。

2、样机特性

- m1 g- w3 z- z- X" O# L9 v/ |  x9 R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。
9 Y0 v, B& s" A& y; f
2.1、输入特性：

' y" M. D9 J4 F" c2 z4 H$ R2.2、输出特性(PCB 端)：
/ Y8 p8 Z4 \8 ~' ~- O- @$ e3 J* G

( M8 c# @8 c1 R0 u# U2 ]2.3、整机参数：
6 h& C: L) K0 n# _  v$ R6 a( {9 d

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
2 N6 }* Z# c8 b& H* u

( c; `, i3 Y8 i  t8 v" Y# {2.6、测试仪器：
. ~: M8 ?1 {0 T; J* a

5 u9 B& z; ]0 M! e5 d3、样机结构信息
& u5 X2 r# a. y# H6 G' t) i% H' h
$ x2 Y7 n6 @# R) |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。
$ I  K* Y0 c) \# O
3.1、电路原理图及BOM：
% y6 F- R/ W7 `, @7 X6 h, @
3.1.1、原理图：
$ w- e( m. a' Q* q2 G& Z

1 j4 O& T) f' h& e; B4 y3.1.2、元器件清单：
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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：

3.2.1、电路示意图：
$ ^' n& [. Y+ r/ {. S% I

" [# z: Z$ o3 x  X/ m" R3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
( r: ~6 c$ j' V- h2）材质：TDK PC40 或同等材质；
( n. ~# `  s, J0 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；
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
1 p. q( s4 E& U, N9 C7）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）)；
# D* @1 A) @3 [, w8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

% V8 I1 x5 A5 ]5 O3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
7 k* Y5 j  I3 k7 @* D, ~
' Z6 M! C! d& E9 i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 \( _% G! R) U2 d* T$ S+ O
4.1、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。
- z9 g( H1 Z! C/ n4 ]  i$ _
6 B& m9 y( X2 W' C) i, N
8 M9 C7 \* \! d! U' P3 q5 S表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

9 x8 \; G5 J- t" J3 ^* k# A- ^- J表3 效率测试（PCB 端）

5 i: V5 B0 P# B& @, r表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

" a+ O2 t* E# R- U表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
4 {9 f' j2 |& z. m9 _
" a8 O* i" c& i" b, F- N

1 c) n$ g! B* Z2 W% e  s; E4.2.2、输出电压纹波：
. \* y6 l3 y0 M0 n1 Y
0 P8 F) Z& [% @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。
, t; U5 g" z6 o7 u# a5 h' h
2 Y1 t: ~6 f# {3 G" n4 N; O

- ?5 x  B( L6 r

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

9 t. ~; C3 a2 G% y% v

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：
: s& T3 G. T5 E# S- O5 L
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

- v$ z# m" V4 G$ S: B" X( J4.3.1、过流保护：
  M6 g. |: I5 G; ?) q2 o# V3 C# M  N

4.3.2、短路保护：
! o" ?9 w) Z, a/ O
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
2 V. N6 A/ R* Q! M. i* p

& O- s+ k9 R/ M' @, U$ D7 ]# r3 x
) K& |' |: R6 Q# v$ h3 a- b0 u$ Q4.4、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。

/ o' H: [5 \) {5 J

测试样机及配套外壳

5 I! Q/ D0 x7 L' Q- t温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
. K# R& ^/ a/ h
5 i, t+ ~, u7 J: c3 x3 y6 a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。

9 E, ^( O5 Q; x, m+ a

AC90V 5ms

6 n% ]4 W: @; X% Q* n, q

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

8 y5 d. u) X: I% C$ `- w) U4.6、系统延时时间测试：
9 A. }# j, @0 C' ~9 \' U
% C, v3 E9 B7 u0 u" s

. \3 _5 K! T; X

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

1 w$ K+ W, K# `5 P9 N, T, Z

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

) R! Y4 g: S0 X

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

, W0 W9 b, D* ~' O% h) v

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

: T" p3 Q3 ^! x9 T8 h! B2 lDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

! `! m$ {' Z- ^# V4 f

AC230/50Hz，100% Load

6 a3 `7 u4 |4 }7 I/ p! `

AC264/50Hz，100% load

, M, \; O+ [1 q; O% d, G7 d" r0 v3 G' J

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

6 t! w+ I2 G) p: d; x1 V

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
$ m' F  M4 M9 ?6 n  Y: C% _
$ R3 [/ U+ t: |/ o4 F$ H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）
+ `& ?) t3 d1 A% E4 f+ D  H

AC115V/60Hz 传导L 相

) L2 c4 B( A, o9 f$ W$ p! \. F

AC115V/60Hz 传导N 相

1 s% a' S; v( a$ z9 Y( o$ R, K: r, O

AC230V/50Hz 传导L 相

. M. }  g  l' m, Q( c: N6 U

AC230V/50Hz 传导N 相

9 \6 I9 C( L+ C) a7 Y- s2 G4 j

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试