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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! C8 W5 b, w- e# |3 q6 v概述
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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

0 o/ q2 v* m1 a6 h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。
0 c0 x% E+ P7 z9 o0 u- _/ J) h+ V
, |) w0 H0 Q. m. b! a  ~" F

+ u9 E6 b1 G' D

9 R7 W- z$ z# w, B5 V

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
# u+ ~2 B7 V% G  {+ Z
( K2 f( M: y6 B* b0 \2 NCR5269SSG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。
0 `2 l, y+ C' r- D8 Y5 u
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 |+ i5 A0 G/ d# j. Z/ xCR5269SSG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。
& m" ^  \) D$ |% S( r- Q% r; Z3 y
芯片特性：
/ v. J* E2 g( }$ ^' h; @0 ]● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
+ }% \# P1 C4 u8 |# m● PSM模式降低待机功耗
6 {1 g3 K! K$ I! X● 内置软启动
; @0 }3 K3 H% F● 良好的EMI特性
; \7 A. i9 k7 x! n0 e  r; g. ]● 零噪声工作
1 Q4 {9 B6 ~) X! F" L" {● 典型65kHz开关频率
0 \: i6 s' q7 S! i● 电流模式控制
# J* {8 R" A# z" k/ q! @● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
, j2 h3 ]6 I( H# r- J7 d● 启动电流和工作电流低
0 ~" y/ E7 q' v. T$ M8 L● VDD端过压保护
● 过载保护
4 Y& M# D  b' u+ b● 逐周期过流保护
2 k4 Z6 c7 F# M! t( P" S● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
' Z; h" D- W9 \+ m1 D' {● SOP-8L绿色封装
$ ^4 ~) Q( y* g) J4 Q* D
基本应用
● 电源适配器
" ]$ v. j5 k6 ~7 I- |2 ]● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
1 N% j" ]- }: [1 B7 _. b● 电脑和服务器辅助电源
8 [$ G0 z/ K5 y" u● 机顶盒电源
5 L2 y, x& f2 O3 L: o● 掌上电脑电源
* S; O: E  Y4 \: P$ Y
引脚分布
9 G0 q3 R# N/ M

引脚描述
- m, ^& e# E6 j8 U, y( [2 z5 w) N

典型应用
3 p, `) E2 Y. r& @* v

0 h3 E' x7 y( L7 l$ ^3 `; ^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。
8 t3 V2 a, [+ g, N7 G
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。
% l7 {$ R% a4 m" ^5 e4 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。

) b( T5 V% G* W( m2、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。
* f$ w8 g! \5 y" z7 b" G
" X0 F. t; t6 k4 }* A% d* D2.1、输入特性：
; Q+ i- ~& Z$ @3 s& b( V8 T

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
5 Z. H. m0 k7 N8 D, r  X9 F) S

1 A% u+ i5 s1 X+ a# o! K2.5、工作环境：
8 B* c! \' Q& l4 T' _

2.6、测试仪器：
& m+ Y5 G5 i% Z5 J* c

* o# ^, u" F- J% u3、样机结构信息
; d" C4 E' r2 C6 J
9 Y5 w# H% _- V0 V: s) Y; O, Q2 f0 ^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。

( e! L" @! M  V3.1、电路原理图及BOM：

2 m+ M+ p" H; z' K# r" B+ i3.1.1、原理图：

& E; V& a$ \% h4 F1 e3 Z  Z) F( x3.1.2、元器件清单：
* ?+ F$ t! T6 J% g

/ ^4 G: w3 A3 s/ Y& j# O3.1.3、PCB 布局&布线：

" o. E' ?/ B2 }9 q5 F5 e. g

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

& |1 C2 m- f/ X. d: g3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
3 r( Y; h# P. }; L# C

& E4 ^: s1 T( d3.2.2、规格参数：
) f: n' Z% Q; l9 x  {' @! g2 ]1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
  u8 c7 I7 B1 N9 g7 l, g1 c9 D2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）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 K( Q9 Q. z3 V  `; A% x- r8 S8 y5）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）；
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）)；
4 J' s$ W9 l/ t! I7 ^) r8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
1 X+ q+ S; ?- d$ U9）成品要求:浸凡立水；

" J( ~' f& P$ X, z; w3.2.3、变压器参数:

$ N8 g5 \9 P' i5 H) F8 ?( s( C, j$ ]) h3.2.4 变压器结构图：
' b( d5 y7 z4 f( n0 d" v

. v6 {' g  M: X; u/ ^1 d0 g4、性能测评
! d6 r3 s6 B: N
( t0 X& d+ ?5 j# [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：

6 h0 |6 _8 O9 K* U+ ]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。

& t9 p9 I+ ^) o( d6 d
表1 待机功耗

/ L% _$ F: w4 N) j% r' m- _  Q1 P表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
. m3 z7 A* v; r) E# H. r

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）
# L8 b6 G" A# I8 |8 f( z+ Q

8 L& k; b6 D+ o, g4.2、输出特性：

4 k# Z4 h; Y: U; d! ~3 k: K. |4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
. G$ ~- r/ R$ m/ y" H! j/ o" D
2 i; e" y0 |- q& K) E

4.2.2、输出电压纹波：
5 }6 N, x/ o5 H) |
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。

: X1 X% h# W8 F6 M: m0 ?

$ W& q/ y' O( |7 B1 h( Y; K

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

9 c* C4 j) ^) f) y

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

/ s8 l8 X. u8 ]1 u) q

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

; }% H9 B. P& V- n4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

( `* u! R( e" ^/ [: s' ~4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

! F/ f: ?) n* d2 [% f功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
# B# }  e! O( w7 M0 V( S5 g9 i

6 a5 h3 j% g+ y$ G; B
: q0 T1 C. Q! C3 Q  z& O8 a+ k. W4.4、系统温升测试
  }3 ?7 j3 Y) W2 d* k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。

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：

  c+ J6 t4 `% V8 [4 I  h) Z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。
& u: P5 A4 l& u

  x) K3 ~: [- y, y) }# c: A; z5 e

AC90V 5ms

AC90V 10ms

* l3 W* {% s8 z

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

' |1 x  d( V& h' o6 A2 k$ {+ M0 i

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

6 W7 u( u/ ]$ }9 s

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

( u7 n( X9 q0 S

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

) p6 X5 ~/ C3 b) F7 }* W9 D4 l

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

2 |$ [7 N9 g3 h9 w$ c4.7、其它重要波形测试：
, i& R  y" k0 A  }; U. G$ n8 I
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
5 K4 i& W, X# S, K0 j

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

8 G! }+ Y* K3 l  M: s: M/ x& g

AC230/50Hz，100% Load

0 `6 p. T5 Y- S7 r7 U6 d

AC264/50Hz，100% load

6 N" h$ z) g& ~  r" H4 t" J" `

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

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）
$ H7 A! D' _7 s- A% R: }

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

9 `0 c# a2 S, ^

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

( M" c3 U+ U  r1 k& m$ x' B

AC115V/50Hz 辐射测试

! i/ m2 G. I$ j3 ?" U

AC230V/50Hz 辐射测试