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

3 B& x1 I: L/ E8 w! k6 J( R概述
$ l. J4 H0 g9 Z3 Z4 e4 a9 R# z6 m; \
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。

: M% y' |$ ^8 O+ I1、样机介绍
/ Q+ O+ i' u; c! }+ O+ y
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

CR5269SSG产品概述
" I6 N$ _- T! S  Y  X, d
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。

& ?6 l/ e$ K( g( [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。
; _2 P; _/ m% q4 ^
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。

芯片特性：
● 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
; A( k% Y! d1 K● 内置软启动
8 i0 s0 n% R( A8 I" D● 良好的EMI特性
# a2 Y5 m$ ^; s7 c/ Y, z● 零噪声工作
% n. z" X6 O; ~● 典型65kHz开关频率
1 D) p% p1 q5 d9 M* l* S● 电流模式控制
- p8 ?) d: r# `+ h; z* j$ x● 内置斜坡补偿
3 H! Y' g' b5 p( u! \) P● 内置前沿消隐
1 Q( M1 s4 V7 k; _) @6 v0 U● 启动电流和工作电流低
/ O3 S" Q3 x7 N" Q● VDD端过压保护
0 u) i% T, r0 E+ g& y● 过载保护
, Y2 r' I% R- z6 K' u& d" h● 逐周期过流保护
6 a0 j1 g, f. F% {' [9 W/ n● 过温保护
7 d& b; U5 G: s& |8 R● 输出整流二极管短路保护
% T5 k' z( a4 d7 R: `/ C● 四引脚散热
. @* ]4 B3 N& d; Y3 N● SOP-8L绿色封装

' i( f" u8 G( H! v9 S) q" k% r基本应用
) _: w" p: _& V5 I. }( O2 G● 电源适配器
# |) C- b$ [  \1 O) o● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
  _" s; }4 I" g7 \" q# F. r+ F0 S● 电脑和服务器辅助电源
$ I2 d1 @6 X8 J% F6 f, W● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

$ K& I7 J% K. D引脚分布
' M# `: S% X5 o6 e3 w

引脚描述
. j/ `$ e7 n9 ~% J( F9 ^

0 o! ^  s2 R* {* K2 A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。
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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。

* p  |5 \) \# I( R8 Z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。
! \$ ~& I6 b. l& n  m- H
& N1 H+ H* j$ ?2、样机特性
' |" z5 b% U- [* W
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。
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2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：
# O8 e5 S; ^/ z2 R2 _

2.3、整机参数：

' k) g& \3 a7 G+ |7 @1 f8 F2.4、保护功能测试：

& h) I% ]% l) b3 N6 Y. G9 n0 W2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
( N2 Z1 t  ?& i$ ?8 F3 u

3、样机结构信息
# g) \' N( s9 F" {) w( l# E
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。

4 n* A2 W$ }$ d' X; m3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
! |0 P/ `4 |2 x/ M: M

3.1.2、元器件清单：
+ K1 S' o% m- N7 Z/ D, W

9 I- I( I( l7 A' H3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

2 q0 l  A- U7 o

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
3 t0 `! `$ l% |7 d. ?7 ]6 `8 W9 q, I8 b
3.2.1、电路示意图：

6 K' q5 E( U# i  U1 c" r3.2.2、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；
2 j1 m: i( v* u# Q3）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；
/ m: F* M/ d, T% Z* h6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
5 d: l$ b1 T9 }" Z  @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）)；
7 a9 t. g! [; o7 n- D6 f8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- P/ O, @, ]; Y9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

, L% ]( z2 O, b3 q: F$ Q3.2.4 变压器结构图：

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：
1 W7 o( U( l6 q$ J; o, c
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。

8 B, j7 z7 J) Y% M* \0 d+ ^
表1 待机功耗
/ X9 h/ H. |: U

表2 输出100%负载下的输入特性
6 J6 T5 F7 u  ]9 F2 q  j

8 W' o+ B3 `* v; i  E表3 效率测试（PCB 端）
0 X4 S3 @. H) X1 R, g! d

% X5 S2 y. @4 F% {表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）
8 b2 f% B3 d7 h$ `

: {9 b, ^" g) c( H  I4.2、输出特性：

9 ^) Z! W0 S9 D, }; t0 M1 I: s& j4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
6 X# v" F8 H9 j* ]. d2 F( Q7 z" F

1 ?5 C1 x9 o6 _4.2.2、输出电压纹波：

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。

/ H! S/ i/ p2 q3 W

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

% h& S1 P. j6 T/ \1 m: o

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

- p: v8 N8 S1 c

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

4 d9 ?7 U/ g6 Q5 p8 y/ Q& G, t

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

, |" M4 P3 `$ W9 K! W2 J4.3 保护功能：
; {# d6 q" b/ \3 m* p! i
4 {! }" p6 o- {: M以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
/ W: l" q; T! F, `
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

$ f5 r# X# g& h/ b6 f1 E* U4.4、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。

9 Z4 E1 v  ~  F6 a: t7 F% Y+ U

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
/ I) v3 }6 h. L( {
0 j6 r. U, P0 o, C% P/ x( M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。
6 b2 S& k3 y. R6 r9 o$ F6 _) y

AC90V 5ms

9 ?3 b: H+ A+ M  l" x$ h/ x

AC90V 10ms

6 y1 a3 g2 |4 M$ O+ @& t4 \; O+ n. T

AC264V 5ms

AC264V 10ms

! {5 l7 g# |1 Q4.6、系统延时时间测试：
7 F$ r" a5 M2 l; A5 D3 @$ B

% o1 M7 R4 s. P& H& H

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

4 H* m0 b- j& \3 v+ W+ r

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

7 [1 m$ `3 B: i, G1 D

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

: R$ a8 X( X0 j% l8 y4.7、其它重要波形测试：

5 W  M+ y( F; o* ~DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

2 q6 c* \2 e# Q

AC230/50Hz，100% Load

) \4 o8 T% [* g  a6 P" W. @

AC264/50Hz，100% load

) t0 x7 w- e; q3 ?0 `

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

5 e/ B. I& J; I' m) R

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
: Z" Y9 [' z& V' o
: m1 p9 h5 {/ W8 e. Y( l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）
- m' H% ~; [6 m9 Z  I- t; E/ B
/ }% X, ^. V4 B3 w

AC115V/60Hz 传导L 相

0 u9 J4 v, ]% R# V1 m

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

- @' ]* `8 s6 s: N$ ~6 K  T

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

$ [; L5 x- N( I% _& r

AC230V/50Hz 辐射测试