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

. U1 v( W% E. Z% d$ \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
0 }6 y4 [- ?* F4 ]; L' t& }
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。
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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
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  w+ Q8 M1 ?2 B3 E: ~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。
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9 K8 n8 D0 o4 u. G' b  p/ O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。

: C0 l, y1 @4 ]' |" T3 {- \6 [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。
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芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
6 `/ B- L8 r; r+ R● PSM模式降低待机功耗
& N4 l( X3 H4 C8 i$ E● 内置软启动
' Z1 V- F: i% ]4 t7 M● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
4 l7 c+ ]' f% K● 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
● 过载保护
: x" b; D' a, c● 逐周期过流保护
● 过温保护
& J7 w7 Z- N% F$ G* x5 y1 F. i● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
4 `* P3 \# F1 [* W  G9 {● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
8 h# N, ]' S0 w2 M# Z0 ~● 开放式电源
- m5 P1 Z: L7 n● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
+ l. t: d5 m, w' d' k6 O, r● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
$ k8 E0 ^, o* T- V8 e/ Z. y+ d( ]
引脚分布
7 o% O$ ]. E' b, S; D' t; [

引脚描述

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。

4 G4 z% u' X: S- [* s) k1 p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。

# o/ A  K' z% H- \& ]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。
( O& D4 k3 J, J; L
2、样机特性

' \+ p1 d0 [0 M+ d2 `# E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：
5 S% [6 x. E: U- f3 a6 q$ ?' e

; x! x% U0 A  ?" {2.2、输出特性(PCB 端)：
5 C4 @/ b& c% j+ M, x

4 `$ t6 X7 J! F* v% I9 T2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

. z4 N$ [6 W! n1 c, M2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

9 Y0 k3 u& Y6 }, c; L* W" W0 l3、样机结构信息
5 \. N5 [8 x( ?8 x
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。
) r1 P$ j5 F; B! N3 K# }. b
3.1、电路原理图及BOM：
! t: H( P1 D% q' l5 \' _
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
$ f, |" M* j, H# Z1 i) y* e% R

3.1.3、PCB 布局&布线：

8 J  ~4 |- Z. C" l; W/ j

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
( V$ |! Q: D0 `
# S  n) s! j- @" l. _& @3.2.1、电路示意图：
/ {) G, S2 {0 w. c1 m- e

1 [. B# h/ E" `6 ]& G% m3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
! ]+ B% e9 J- H: S2）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；
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
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）)；
5 K( t+ a6 L* S8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
( s8 W3 R/ A4 ]6 Y" B1 ^9）成品要求:浸凡立水；
. p: `5 Q2 S+ K% x4 ?; x
3.2.3、变压器参数:
- l! ^% O/ G1 g. N4 [

. r; v6 |) o- e3 O! o3 c+ z3.2.4 变压器结构图：
: `1 ~# v6 O0 }4 a

4、性能测评
% B, Q) L& g& ~0 ~) d( V; D; x
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：

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。
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表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

! p+ s$ m/ B4 s& q: E. ?' V; o表3 效率测试（PCB 端）
8 Y: U% {+ m1 l* j" u9 V

3 `% |# \9 h: g" e: U& P/ K表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

: s8 x/ R4 Q9 ?- v1 S2 v" A表5 能效等级评估（PCB 端）
$ {; G; D5 |: e; L

# J; n6 g+ g# w4 N) i8 b- }4.2、输出特性：

1 u& u  z5 ?3 E7 s4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

8 A* ~3 V% }6 c0 m3 ^4.2.2、输出电压纹波：

4 y  H5 T$ t1 I- t: f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。

. d2 t* O; H4 f5 Q5 u/ x8 _

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

9 }/ u1 f2 I' |+ z2 N

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

& k, j' P9 K5 y6 F- y- E4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

! C9 {+ x( Z) \% v/ T/ v; \1 X4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

, ^, l; u! D( O3 s1 @4 f" I" a: h功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
3 e- E1 h: Z/ L' |# R4 ]- Q, w

5 z5 W, r, }* @
4.4、系统温升测试
% j* v1 o/ V7 \' D, P, R! M8 U! B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。

0 e+ s) q$ Z+ v

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
3 N+ X% v( U' a3 k( t

4.5、动态测试：

0 u- n5 a6 a8 |8 W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

AC90V 10ms

; U$ j( ?; E" i' k

AC264V 5ms

$ F3 q: {2 |: ?* s" [$ K) _

AC264V 10ms

! l- G3 b/ `3 L" V3 l1 F4.6、系统延时时间测试：
! q5 I) {! E+ _' C& p( V7 k
, M% \( c: ]& I, o( M& ^+ p3 Y

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

+ X/ B* J& x2 r1 F+ J. U+ S

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

5 y8 u9 F" z! {0 q. C6 x. E/ y

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

- C; C% @; V- n6 b& p" {4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
& n  U( p8 Z; d# Z

AC90/60Hz，100% load

& u: i' q4 l. y0 t  _; I, t9 P. B

AC115/60Hz，100% load

5 Z4 P: f( D) u$ `% a: a

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

/ p/ ?8 Y& H+ W7 z& {

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

4 N# N# r5 F( p# F

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

9 u% C! L$ a. v+ j5、 EMI 评估测试

/ X8 Y/ u6 ]6 l+ ?6 }: 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）

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试