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

! N& J0 H' p! Y# ]7 W0 B& K
概述

! a0 K+ _& A: Z( Y! x* t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。
" E1 p) {7 g; K# D& s0 Z+ e
& T" f& @% h0 X! g  q1、样机介绍
' b0 Y! A# `/ P" ^; d" V
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。
2 Z& \) ?) N% f  S' U

! V/ F# s% T* P& c& Z

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

3 ^4 q/ \5 Y( p1 \/ |CR5269SSG产品概述
; h  u2 N8 `" w, Z
; y* c3 E# Y3 DCR5269SSG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。

4 i# L0 T/ q( i- V  Y- j* G) s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。

芯片特性：
. s( B) M! v& n● 全电压范围待机低于75mW
8 o+ b& b* A8 X% O8 @+ T● 满足能效六级标准
5 c0 u/ H, S. V3 m* t● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
: B3 ?: B' g1 j. y● 良好的EMI特性
+ d, ?7 B# }- R$ d% B5 M6 T● 零噪声工作
9 Z3 q/ B+ O$ ~$ J9 r● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
+ x- k3 e2 ]( G  J/ \0 Z● 内置斜坡补偿
# T& Z2 L1 O7 V/ N$ @● 内置前沿消隐
# i/ |  b/ O$ d$ b) F5 M, X● 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
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
& f; a: V, E( r; ?● SOP-8L绿色封装

- u, V' R  i7 O1 V基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
& x& Y% H5 D+ n& Q● 数码相机和摄像机电源
- X8 e3 q: H" l* C% s● 电脑和服务器辅助电源
- o  Y9 F6 c8 g9 C7 d● 机顶盒电源
: ~$ d# i% `0 i# G# U1 N- B2 G● 掌上电脑电源
. m& I6 I3 Q8 }
5 H( n2 @) ~8 K8 l- O4 u引脚分布

引脚描述
  T2 j* O5 }  b# x5 w1 }

典型应用
6 M$ r1 _2 y3 h! A/ j

( Q1 Z4 |! C, `8 y9 f# ^1 v) o. ?6 ~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。
7 v- h  n! w7 E* r$ P* u7 I
# L1 W2 T2 ]- w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。
7 k8 p& c" @$ a2 {: X2 @) w
" O6 a+ G1 A8 x: W7 n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

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。

2.1、输入特性：
/ y( Y' `8 ~# f3 \

( Y. J  g! W6 U1 B8 S& R) a2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
; G( P' z6 t! P

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

% H1 B6 A8 ~1 f0 Y: Z/ y$ ^4 M2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
9 b; B1 S7 @4 D: N% Z/ ^3 K: w& E1 e
$ J! L% z4 o7 Q% f; Q5 B) @1 m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：

2 W: D" M& L. L* ^0 c4 ~# ^+ R3.1.1、原理图：
) J5 o% T. B" |0 c6 i

3.1.2、元器件清单：
0 D; e% i  |7 e, C6 ?7 t

; |6 p' X, B# {4 p( ~! g. \# F/ x3.1.3、PCB 布局&布线：
# h. A6 l! A) u
! s6 K4 X# Y0 H

PCB 顶层布局&布线

, j- F) M. M2 y0 _$ E

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
' t8 ]  b+ ?( ]  |+ ~9 x$ m/ m

# e# _! L! j" u& U  v3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
( |' @4 _- e( S- ?; t' `# M. `2）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）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 q- S( G' m8 t4 K6 n6 o6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' X4 e  h( M7 y9 y3 q( Z$ V" |4 \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）)；
. |' x' @2 G& P+ ^( C: Y8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

, A% H# w. _: t% V0 O% r# ~& q3.2.3、变压器参数:
8 ]$ v( [# s& Y

3.2.4 变压器结构图：

# p: ^+ {' J- D7 T4、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：
$ }. o2 F; L( p
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。
# Z" ~3 K$ S3 a' s/ d; H0 S

% g7 E! [1 I+ Q: Q' y2 h" [' B. \- H表1 待机功耗
# D$ h! H  R: c- T; j2 w: s

' @% E+ Q7 z9 j" A3 T% ~) |表2 输出100%负载下的输入特性
8 h1 U/ b* u6 L: A  x/ a& w$ L

. E  ]. Z! r" M  }表3 效率测试（PCB 端）
+ K5 X7 r; i* E1 W) {; }0 B# l# m

' h; b; e; M% [. G4 H; L表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）

/ y9 |' q8 _" o1 M  N4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
/ m# y% N8 P7 S

4.2.2、输出电压纹波：
! ?: A/ {$ @" k: f3 W9 a* d
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。
* V3 f: G3 T  D  @1 \
4 ?( Z  K- T- r% l$ C9 s

% I  R  q/ n& }$ f* ?

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

0 ], l1 e6 S# T8 j$ P4 p

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

3 f1 }7 |' T$ d* x4.3 保护功能：
' j$ G& S+ ?6 M
/ G# S% y0 i9 k1 D9 M/ [以下涉及过流保护、短路保护的测试。

! K# n* S7 U+ a2 I  f4.3.1、过流保护：

- _1 i5 B) @. N; r% V2 e4.3.2、短路保护：

+ L2 n8 ]4 c5 g7 P6 \功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
/ _" o0 W# U  C; ~$ @: @

4.4、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。

# l: y. }4 x" J

测试样机及配套外壳

0 a) t2 \. b/ o, A; P温升测试：单位℃
% A/ ?+ O1 _7 U7 a$ V

! q2 R! B1 S! G4.5、动态测试：

* n2 |1 f2 z. J' z1 W/ y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。

3 W2 `; V! D! f) j

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

& K& m4 }# h/ y* u" j8 W, p# K

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

4 z$ O: h; w+ @6 J8 G% W" `

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

8 _, b* {7 h. E6 p5 L* p

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

, @) ^) ~" ~0 C2 o" y+ P# T

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

  A) A8 w0 a7 U5 |" x0 c/ h+ Y1 X2 H

AC90/60Hz，100% load

8 Z! b" h  W* Y4 S

AC115/60Hz，100% load

" r' \7 C( H1 r4 Y! T9 V

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

' p' A! n2 |1 k7 O

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

$ c9 ]; ?3 h. i# t- R5 o5 q# A3 c) L

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
9 |0 [' y! R' w" r5 A6 |
2 p9 _) G; \5 G  E, G5 Z) 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）

AC115V/60Hz 传导L 相

) E% t: L  _9 i/ N  t8 l

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

& s6 y- p9 P) w9 O+ b" r

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试