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

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。

) a! G5 g: E7 }+ d1、样机介绍
. L# Z4 ~5 ~& l' j( ~
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。
+ T! k5 f7 O& |$ g

) H  p1 d% ^4 k# d4 ~

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

) I7 z5 _3 J2 z. i0 p' C' e3 ACR5269SSG产品概述

3 C8 x% N) h9 Q9 s, H3 z9 e! O3 kCR5269SSG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。
) @! G9 O9 U/ l  y
2 v  I' e9 h+ G8 kCR5269SSG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：
% n: e$ t  Z% I  j0 |) A# ?. D● 全电压范围待机低于75mW
0 \% s3 H- u# I● 满足能效六级标准
. [2 l) e+ K6 T9 s4 M( C● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
" M) x) V' x3 a● 良好的EMI特性
' W# J& \( T4 Z0 `  C. a* N● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
" @: b' k) f/ e# T+ J3 w1 `● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
6 ]2 e# ?* n- \2 C; n; l& N2 n9 g! u● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
/ D4 v( T3 \2 t● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
4 s& f" s3 `- d" K+ Y● SOP-8L绿色封装

. D- Y  h; d* _( K& ^基本应用
' e0 r7 g0 E  R9 U6 G# `( B! V; g● 电源适配器
3 r4 K! j. \* V% g● 开放式电源
* `; J; g' O8 s9 j1 h, F● 数码相机和摄像机电源
, Y+ w& k6 [8 F1 J2 J2 T  h3 U. L● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
; x( k1 B6 n# m● 掌上电脑电源
% M- b9 g$ z! Y9 i* L. P: o
引脚分布
/ b' A- f- z; B

5 g( y; U5 Z) |引脚描述
! G% H* t/ u7 ~! A. f' j7 F

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。
! S& u' l, x" C: {1 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。

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
& r! O  G" w- n9 C* @" l, u$ F
8 P. D  C5 P( z7 G' C/ ]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。
" `' z5 O3 X8 A+ _
2.1、输入特性：
1 w( i2 [% X) _6 n+ x

2.2、输出特性(PCB 端)：
. u9 U) ]- Z. |: ]* n6 E2 z

2.3、整机参数：

; h$ k# b) a1 B. `" R  ~8 |9 m1 ^2.4、保护功能测试：
. m# }, |3 X' f4 b1 y

3 h8 H- v" w2 m  d. p; e2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
2 S* A/ Q. y$ z' C* D. h/ u
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。
$ H$ q: B& O# }$ Q! J5 E' K. y! q6 D
( _$ q2 }& @' j1 J& _0 W/ z3.1、电路原理图及BOM：
% Y8 a& f6 s/ Y: U, Z) D
# s' A& t/ Y/ B% D6 l3.1.1、原理图：
. }& f0 h( M) H$ i$ I: e( X8 Q* j

/ e5 N/ i3 G. }, Y' p3.1.2、元器件清单：
6 e6 S' I- g/ L2 f$ J; Y4 ^7 \

3.1.3、PCB 布局&布线：
& F) V) I  o$ ^

PCB 顶层布局&布线

. Q( z7 Y9 y2 U9 F1 K9 j4 k

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
, v& w$ u- G" U) B2 F) i
3.2.1、电路示意图：
* K. Q8 X" S- B7 w

3.2.2、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；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
/ o: \2 u1 x" n5 f9 p, H* l4 Q4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
3 q7 b& V; A# t5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
5 N) @; B) {; a& [/ U% K6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
) B& x7 h! J9 ^: l0 Y7）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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
( B  w1 w5 ^8 I$ T1 T% i9）成品要求:浸凡立水；
4 J9 n* ?. ~' l9 T. f  x* x; J
! i0 u; @, h* v( z7 ?+ Q3.2.3、变压器参数:

$ v! W2 E" l) y6 @$ C  p3.2.4 变压器结构图：

: r3 d; w6 H5 ^$ _: _9 i4、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。

9 W8 ^" E- O  D% A, X+ y4.1、输入特性：
8 V1 W$ @+ d$ f9 G) M+ l" [6 u5 c
4 Y% Q" O/ g9 {. O' M9 W8 G& o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。
" }6 G" b, B8 l' n9 v

表1 待机功耗
# e" [' Q6 W) o( g

表2 输出100%负载下的输入特性
6 G$ L- ~. E$ K/ t; H0 x

( Z9 R; k# A2 x( Z- n表3 效率测试（PCB 端）
. u0 p; S$ f2 ^9 Y$ w

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
2 m/ V7 ?; X" S

6 M! `2 B1 `6 i, K7 _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）
% d1 d8 D; S+ x. l; e% G; S

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。

% A7 Y& F+ B: M" M2 b- R4 m7 D. M8 q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 m* E: P% P: a$ y
4.3.1、过流保护：

  [1 p( X: C# j% M8 t5 o4.3.2、短路保护：
" \* K( _  c1 K6 f3 T0 }
, ]9 t+ c  ]" E! ?功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
2 I! Q0 E) U+ @# Y

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。
# `5 p" U: N/ K

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：

5 M1 k# F$ V( J1 R7 m, c! E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。

# v$ [7 z$ N: v  O

8 I$ [0 v) v- D

AC90V 5ms

- ^  E) _' T+ u$ n8 s

AC90V 10ms

. s! t+ E5 ]* C+ E$ r& o2 m. ^+ t+ t* J

AC264V 5ms

1 L7 T% F2 u6 A7 R  o% u! N& q1 v, _7 g

AC264V 10ms

$ |  B& T* C0 [! D$ `4.6、系统延时时间测试：

% }# G( n: S! k0 Y6 g4 N; l

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

0 `# |# r" Q( I" s5 k8 R$ V1 t

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

1 V2 }& l4 f0 m4 ~3 v

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

: H- {$ [# z% y+ f

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
. Z- a2 x$ a: ]. O6 R( d, D0 N1 E
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
% s1 R% t& ~- `! P6 Z3 c

AC90/60Hz，100% load

' z# v) P' f3 o' e8 a8 U

AC115/60Hz，100% load

3 {3 B  W3 ]* e9 p

AC230/50Hz，100% Load

6 ~5 q# d: _( c9 ~

AC264/50Hz，100% load

$ H( e& u3 X, s) T& q9 Z" f

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）
2 c( Z  c& Z$ t1 L

AC115V/60Hz 传导L 相

3 X1 V% L( Z$ \9 u

AC115V/60Hz 传导N 相

5 F4 i2 k& p6 m

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试