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

4 n* U. r+ d' T: b) v8 m& ^概述
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/ R  i  w) a/ Y$ `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。
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1、样机介绍
( s; o. J6 c8 ]: g! L2 k+ R5 H
5 h% M9 \% C, f( v( G3 o* L. y( j7 ~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。

( H# s. v3 j3 l5 W% h

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

$ o0 I6 `6 ]4 m0 ]CR5269SSG产品概述

" k4 h. o9 \! V) ^3 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。

9 V) l/ f: h  [+ g" j2 H( ]* sCR5269SSG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。

! K, _4 a7 \6 I& A5 m- D芯片特性：
5 ~4 S  O8 B$ \● 全电压范围待机低于75mW
/ w) \3 p. y; W1 \. N( f& U● 满足能效六级标准
3 {) S9 t) R! z/ b● PSM模式降低待机功耗
9 e8 o+ Y6 }! z& _1 X' q+ @● 内置软启动
& ?9 A- y7 r) u0 L. t( D, }● 良好的EMI特性
* b; A! n- F, l● 零噪声工作
" H- h* E4 ?; v# v9 q● 典型65kHz开关频率
" R+ t) A* P/ y● 电流模式控制
2 E3 d& i5 I+ N$ T% q  O3 H$ }- ]● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
: y6 h" `: h6 t7 |" X& C● 启动电流和工作电流低
- m3 ~& k# [4 ]● VDD端过压保护
● 过载保护
  V7 y! d! v4 ]$ G6 |4 ~● 逐周期过流保护
+ x$ h7 r9 I+ i● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
- Y( A' L" B3 ~, A● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
% r+ M1 O3 |2 z, v● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
( p  q) K2 J3 I
8 t9 q0 F% V3 D3 K$ @引脚分布
/ d  ]. Q; a; g6 ^5 g, n2 f( [7 A6 P

# Y8 C. s9 H7 h/ O' i) `" o& w# k引脚描述

7 c) W- e7 m9 i% E9 s  v' s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。

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。
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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。
! z' V- B8 Z# T1 [; v
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。

8 R- x6 F4 A* L/ d+ f' L2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：
' `2 Q; s# N' W! d+ C4 D

$ R0 Z  l. n9 b' l8 j7 e% \, Z8 c2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
; m' k; q! N. H6 |4 s/ c

* {8 p  \  q( j9 ]& M" D5 Z$ u2.5、工作环境：

3 B% H; O9 n5 u2 G/ e; U2.6、测试仪器：
1 E+ F0 X7 N& |' {4 l! T* y& \

: E% ?  ^; M& z' w5 b3、样机结构信息
0 d, z, [$ |. k, b( R- T
4 O* f: Q3 c* ~% q0 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。

- o2 L- W! w' o5 Q- o3.1、电路原理图及BOM：
2 V8 M- `* ?/ F( G9 D  T
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
$ y1 ^$ Q$ `6 C9 N

3.1.3、PCB 布局&布线：

' {5 c- _3 x3 ~

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

# C9 V* O! s& _3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
- F* x2 p; h  ^1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
0 L# i" q8 c0 ], a: w3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
* V0 P6 m& ]$ y# f6 Y4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
4 [% J% @1 q9 r" K: G- _& W5）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 t6 r  D2 F- P  r7）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；
9）成品要求:浸凡立水；
" Z0 a# A1 A0 S' h* C9 m  y
. L" S% t( R: V% W$ G: k. ^" W! g3.2.3、变压器参数:

9 c6 N, ~5 d! t' ]' J3.2.4 变压器结构图：

3 X3 S8 g  Q, j4、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：
6 F' o3 p, G# U* W
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。

. T  a! ~1 D* M7 a  A8 L
2 h( B# b& m) f: w8 |- `" A表1 待机功耗
7 z8 C* m( K7 p. O% N5 A" H6 i

表2 输出100%负载下的输入特性
5 B" f! k9 f% H  h

表3 效率测试（PCB 端）
+ d6 t; ]$ w+ D  G6 Q

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

4 V3 u4 O/ o8 R! X3 i# Y表5 能效等级评估（PCB 端）

3 s! t6 d$ `5 ?5 `1 P" f/ J4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
# v- Z) e* T% Z$ d0 B2 i4 a
4 g* k* \! v5 A8 [6 u

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。
' D( k: d* P: B- Y
& n6 j6 `& R0 H$ K4 ]5 y, Y6 }

$ q9 k( E+ l4 n3 m! k

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

0 m% d" E. [+ D" Y- h' J- f

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

4.3 保护功能：
1 o1 A* D7 B  k8 A' Z
  m1 V4 J8 j! P2 U! u5 f5 e; W& p以下涉及过流保护、短路保护的测试。

+ T; M1 d3 _& z" z% p9 K9 _: x) Z4.3.1、过流保护：
5 e' i6 B& d; h8 K  ~

- d3 y+ u8 l: b- o7 c5 R7 i4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

1 l: s) [6 F9 ]1 E! X; }
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。
' v9 z- s/ I: v" N% t9 f

测试样机及配套外壳

8 Z2 B0 \/ V- g  j6 `( u. [9 I  P% _温升测试：单位℃
9 ]6 C2 c/ _, z0 }

/ c- Z& m% I) i0 N4.5、动态测试：

* g; h' D9 Y1 B. Z. o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。
; c. a5 @. `0 W6 F$ p

AC90V 5ms

4 z5 ?; }; T0 @6 C

AC90V 10ms

, I  s" t: b' L. w5 {$ {6 ?

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

% o9 Y+ z. ~) ?+ u+ U/ U0 h6 V

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

, n! k% ~5 r1 o/ r9 M  I4 i3 N; J

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

/ D8 i4 J  B- p' {: X* q

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

+ e7 m9 S. y  T4.7、其它重要波形测试：
0 f8 H! t& V! C5 Z  X$ e
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
1 Z+ b3 _+ t" J& I! x# T, y" @5 x

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

, {/ V5 e1 L( m7 }- e& N

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

: Y7 _$ i' c& G: B% N( ^7 a% r- Z

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

3 |, ]2 Q* s4 r, Z0 C$ s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）
0 M2 Q5 z1 S7 a" I
) `# W5 N7 K( }: ^

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

4 J& m" M; S/ j( K( `6 s

AC115V/50Hz 辐射测试

: w  b0 Z4 m3 `7 }" E! O

AC230V/50Hz 辐射测试