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。

( {+ p, L- l6 ?& G- K( C1、样机介绍

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。

& u  w4 K8 L# J

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

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。

. O; m2 l8 J3 |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。

3 O. y' e9 j$ D  j, p; ^: Z- L" `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。
- F0 i% o0 [$ H( a1 O
& A4 h) o/ o2 O* X3 m芯片特性：
: [- u2 j3 y: ^0 B8 ~" K( E- D● 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
. [; Q2 ^; _0 D# S$ Q● 内置软启动
● 良好的EMI特性
; Y9 y2 `; p( H' Q7 u● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
; V  \% R1 W7 J. \7 s1 I● 内置前沿消隐
; i& P' H! T* T1 G( f; B( t● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
- w) F% e6 p* T3 x● 过载保护
! f& s* L. x: _" |0 C- D0 @9 p● 逐周期过流保护
● 过温保护
2 @+ x/ m" f2 ]3 k; C● 输出整流二极管短路保护
+ s: V. j2 F5 V7 G1 D; n● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
; J, q: L( P1 q3 I. X
* ?: z! Q2 N0 W基本应用
" N' w' @9 w2 [0 `. D● 电源适配器
+ ^& z! A  ?) B5 t8 y  g( Q● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
5 G3 Z; P/ O7 k● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布
: `7 ~0 e. G# \6 [) v

0 z7 O! w% s8 z, S5 H引脚描述
3 L! K. V' r9 S" ]; K( ~

典型应用
+ c# Z! a. U! i0 S! ]; W

/ N: W2 q9 Q( J% P, V9 ~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。

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。
' K7 D0 |: v  e7 E; Y" ^
4 _. |- o. z$ F' G% l8 V+ a% n2、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：
1 k6 @& O2 e# P' p+ j

2.2、输出特性(PCB 端)：
3 d+ ?2 N  ~9 |9 z2 Y* c- [% y/ g

2 d/ p2 R4 z, s5 l, f9 F2.3、整机参数：

" U# m& Y, Z4 A6 {: _2 ^2.4、保护功能测试：
0 k" A* Q/ J! D$ f- \& w# L

9 v  ^* n! [7 \0 o( i% `$ f2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
, y+ l) i; a' q+ v8 C+ a9 K& _# e' j

3、样机结构信息
) w, G+ z- G; l4 p% a
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：

- N  s2 a" g( S9 E% z% |* s3.1.1、原理图：
# ^; Z' g$ }. t+ c

' o1 y5 j  b8 Q  M3.1.2、元器件清单：
+ j% h) ^# e9 ^6 u5 z- d+ t1 t" l

3.1.3、PCB 布局&布线：
7 A3 B; J) }. \7 J1 L- ]

PCB 顶层布局&布线

3 q+ y6 i% w# S9 D! p9 ~- x

PCB 底层布局&布线

6 }7 R" ~5 ^+ {  e3.2、变压器绕制工艺：

8 ]. Z9 X% P* R6 ^/ C+ G2 Q& U3.2.1、电路示意图：
! r" i1 ^! v7 F; G- S* ?* S

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；
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
( w( ^( a# F2 S- M6 b/ {+ A1 S: z5）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 G1 b7 J+ X& W- t/ o7）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；
2 R0 X% L, f$ `) w/ n* J9）成品要求:浸凡立水；
0 W' d8 e5 ~- |6 x
3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
& e2 R2 `1 O. ^, Q) W

4、性能测评
. `7 {( q( \! k6 b! l5 c$ c
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。
  C! J# Q! C7 L& U% x# t0 @1 c* u4 s
4.1、输入特性：
1 o; G4 o5 m. Q2 [3 b. ]
: W9 K; }& v: D, {/ H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。

* s. E, [5 T8 |: A
* ?$ i* ]  K. i1 U, X; K表1 待机功耗

% i2 v& a6 e, m( F- ^3 e8 O( Z表2 输出100%负载下的输入特性

- i& r" I+ Y& R4 S2 \; o表3 效率测试（PCB 端）
  k" M+ b2 Y6 a

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
6 g$ G# j9 f1 W4 A* p" m9 o1 w. O

表5 能效等级评估（PCB 端）
  G' }7 D) s3 `; V

6 B# w3 d0 \' T3 H4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
! u$ W3 W& N) S$ C3 O  J

+ g; |1 ~" `/ u1 v6 J3 d7 l4.2.2、输出电压纹波：
! X* Z3 f/ y+ D4 w6 p6 w
; I* G" ^; X0 `. [6 T! Y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。

  J! q% _% ^: e

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

$ v* _# G' E$ d6 @2 s  @. Q

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：

2 @" K7 b4 l0 u& K; g7 ^; T以下涉及过流保护、短路保护的测试。
* [* n) U/ m, j
4.3.1、过流保护：
2 e; u; B5 K8 z4 z( X9 G

4.3.2、短路保护：
" Y! f5 r% Q: E8 @: l9 I/ I
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
/ G2 a) W3 x( R' k" c

) _( o; \5 p) s. V: k1 L
/ n6 ]0 u5 l! [3 e/ E( X4.4、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 K( M: q. w/ z

# D5 U- h0 C+ Q1 e6 z

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
1 V8 |; |$ k" b0 [+ M8 F# {# {

4.5、动态测试：
6 m/ d. P6 e& l. L& L
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。

AC90V 5ms

5 E7 L" b& C* y2 n

AC90V 10ms

AC264V 5ms

8 G  j  R4 n" f' S& I% x

AC264V 10ms

) Z% H2 v* j; j% S2 o" a4.6、系统延时时间测试：
* ^+ h  T8 b" F" F9 P
: l) A$ @. x7 I' z$ H

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

" x  k" r5 ?% h( C( U" U

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

3 s/ m$ U# Z2 F, B# j

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

% O* h3 c7 c5 Y3 G  o7 _

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

. A/ Q3 P, r$ Z# @# d" o

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

' i) c& M- u" k4.7、其它重要波形测试：
& L- e% n; U; {
7 D+ \' F& v  U' e+ rDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
5 [/ r: l" l9 E4 R: O/ o! J

AC90/60Hz，100% load

1 Y) K0 H- n; g# a" a, a) J% l0 r

AC115/60Hz，100% load

4 I2 P" ]0 y8 M, j

AC230/50Hz，100% Load

: @( e  J) I" f  D5 g' {

AC264/50Hz，100% load

  t- H5 L) E. ?8 K: Y/ J

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

" @/ m# v9 n0 _) y" w; O: t- d# u

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

+ J8 M" _& C9 ?7 K$ G" h5、 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 i0 s/ K! l8 C5 R( t, F" M
% d7 G+ n& `- f& D  b1 b

AC115V/60Hz 传导L 相

4 ^4 v1 [; m0 o" G3 w, a8 {

AC115V/60Hz 传导N 相

( ?' j* f1 {$ v% H

AC230V/50Hz 传导L 相

8 u" x7 o" n0 K- g+ a1 N3 p, p1 S

AC230V/50Hz 传导N 相

9 o7 s% G$ P( o% X

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试