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

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概述
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+ R. \! }% g3 x% _0 {  |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。

6 T0 Y* G) P  \8 K1、样机介绍
! N3 m% }6 k6 R4 e4 C  B
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。
; R( g; _' d& J

+ X( |2 j7 R% y  I: J! ~

. r- N1 H3 g" F

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
- B* J, v- b: S7 p! R8 ~
) Q0 I4 }  i  F! O" }/ r; J: BCR5269SSG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。

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：
$ g4 }5 B  G4 L( s& [7 w9 \● 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
8 Y" e  l7 T  v7 w* v" i% C* }● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
2 K' d. s8 H$ x6 z# c● 过载保护
4 b! E' ^( l, n: W$ k" G. w● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
9 n/ R" |( z2 p  e( E/ ~5 Q6 X, r● 四引脚散热
; O5 P6 z+ l3 m& T2 r# s● SOP-8L绿色封装
/ H# L+ h- n4 E. e2 y$ E
) J8 C1 @, \1 o基本应用
* T- D- G1 S2 a● 电源适配器
● 开放式电源
1 W  {7 }+ Y7 g6 d3 r/ _# Z, R● 数码相机和摄像机电源
% ~  B9 e9 J* x● 电脑和服务器辅助电源
$ c& W# H) z, k● 机顶盒电源
1 {( E* `9 |: f  n' |3 b7 o. n● 掌上电脑电源
7 u6 [" ^  x$ T2 k4 X
7 N1 g: A+ L- n8 w引脚分布

引脚描述
3 S2 u+ _& t  L" B$ A% O2 S

) B8 M' w* b, ]+ J& f4 w典型应用
- _7 K/ ?. Y7 q; E& {3 u- p7 C* l& [

5 p7 g+ U3 k0 i) o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。
' p; o8 g* L, s0 L' I$ z
6 Z5 F' l5 A- h1 Q- J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。

5 W+ `: [8 z* q# |+ o5 p2、样机特性
4 C& c* P; @3 ~6 r
. d; o, G& g2 z1 H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。
) D7 e( {8 y1 ~6 T0 a" ~8 O
4 m+ f; A) }+ T* f6 {2.1、输入特性：
* K% `# b1 Y1 j9 A, L6 C0 E) T

5 n. `* h: W" v: C' T0 A7 u3 z+ n# P2.2、输出特性(PCB 端)：

/ J1 T1 ?2 g7 M- _  Q2.3、整机参数：
7 v5 z+ }; p, o/ q3 K

6 P8 L5 e, }! ~2.4、保护功能测试：
6 @& [+ T1 w, r0 @  f4 \) _5 p% e6 u

2.5、工作环境：

1 l* X; u2 r% k3 J" K  ?2.6、测试仪器：

1 ~: s$ a3 y: w3、样机结构信息

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。
9 n8 m& N( K$ ^) Q& J  a  R
& b! I7 L( }; U  c1 j2 v7 C$ }3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
1 D5 N1 `* a1 k+ W0 a$ a

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
# l7 ?% w9 R- ?( o. f

PCB 顶层布局&布线

9 S& _, t. I+ \1 X6 Q$ H

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
  G% p0 f1 a6 }; v* @
# Q! ^5 \! e0 {, M8 x6 X! f3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
: n4 [& {5 P$ Z& A: Y1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& i* Z7 m$ P6 f7 y' m- K3）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
0 e: R8 @' s5 }6 |: q, @6 }, ]: x5）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）；
  `* S+ H$ J2 n+ k& \1 W! E7 k: ?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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
- F8 B  `& o8 b2 N' m9）成品要求:浸凡立水；

  a( C1 P- D8 G0 r# R3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
, |/ w' X. V; S; r

4、性能测评
1 d0 c8 X1 f/ M. @+ o
. T( u& y7 H1 l- @  D( y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。

* W4 D5 L% \' i+ e: J4.1、输入特性：
& X! Q% b% `% `+ D* d% I! z8 M5 S
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。
% M. F6 k+ \. l& W
% {9 k# }( @' v- T
! d; ~" _( `  F* e- B0 b* l表1 待机功耗
- e2 F9 r3 k; {8 l0 |5 @

表2 输出100%负载下的输入特性
( q! I7 B$ u# h3 e/ ~5 W

! T7 p* [7 v/ h# q表3 效率测试（PCB 端）

' z/ Y4 _0 r! C2 o" [6 p4 j表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
# K" @6 e$ H( G& d2 c% M. M

- V2 v4 q% t# O# m0 ?1 h表5 能效等级评估（PCB 端）

2 _3 y) ^, }3 \$ u3 @7 k% j4.2、输出特性：
/ }# M) g" r  b) ?+ Y8 r% p/ u8 Z
$ y0 _0 L/ k7 N/ p8 Y% D2 @' _4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：

) R% U; f; N  O2 R* m6 s6 }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。

6 y5 y% x: V6 Q" e7 v+ }" \" f

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

* w  e% q' S. u9 ?

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

9 {, k+ |& a2 Z6 K0 @

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：

1 X0 G: L& F4 l6 D9 a以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- Z9 \  r7 A: h
+ b# U( S& g$ U3 {# C1 n4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

! v2 _9 ?$ ?: @/ u7 Q9 ?4.4、系统温升测试
$ O! L. H+ j1 c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。

测试样机及配套外壳

- {+ W, W) B6 v' r. ]1 x$ `温升测试：单位℃

5 s+ n! R8 `& K. \% b4.5、动态测试：

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。

- y" h+ [0 z: h! {4 D

AC90V 5ms

2 `) T+ m6 ^) J1 G/ N8 h$ x- V

AC90V 10ms

- X; N7 P# f( _( P

AC264V 5ms

, v* S  e& R( [- L

AC264V 10ms

9 U( U& n+ u; B, H! W4.6、系统延时时间测试：
  [) F' q# w$ n0 ?
! g9 I* x: W) w

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

! Y. ^6 q& O1 ^2 i  ?

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

  E/ u- G8 d# m& I

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

9 r: _7 W! q# i, ?6 ]

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

. Y/ P% [. L; M1 o  G' O

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

! T# U+ v1 D* C7 g% E: T5 a) X3 J4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

: |! L* o/ i& `1 H+ E

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

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）
$ h& ^: e" j, [9 \
1 _* W! z2 N' l+ {

AC115V/60Hz 传导L 相

! [1 ?3 W. X5 g) N+ O* t

AC115V/60Hz 传导N 相

- p& g/ a, k# }/ P$ }9 H

AC230V/50Hz 传导L 相

2 A1 ~" }  ~' ?7 p" c3 Z+ C

AC230V/50Hz 传导N 相

) f$ ^- h3 M) }, V* m

AC115V/50Hz 辐射测试

" p+ D6 Q, [& u& u

AC230V/50Hz 辐射测试