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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& \% L8 n# Q* ?: J; U# n- Z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。
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1、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。

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. U& M  ]7 m; s8 X( ^$ U0 q5 S+ g' ]

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

! {& O8 T: ]8 u* o6 fCR5269SSG产品概述

2 i% R0 A- W9 ~) nCR5269SSG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。
+ }* Y$ y# J0 E
2 x) f# W+ L0 A; l) n+ }- D* a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。

5 z  i- s0 \9 P4 D3 gCR5269SSG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：
1 r$ t8 Q9 K8 s● 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
● 内置软启动
● 良好的EMI特性
# G9 f- w4 k/ e: t2 |● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
6 Q) M8 K2 f  v( `4 A# ?$ B6 L# L● 内置斜坡补偿
: O/ \. Y* x+ o7 ]; T4 X8 y) c● 内置前沿消隐
( ~, g6 \2 t2 {( H● 启动电流和工作电流低
6 }: `2 I% L- O, d● VDD端过压保护
1 N( F2 g- }! F4 t; C2 D● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
+ B+ K  O" Z, z9 P+ V2 V# }+ W● 四引脚散热
. y  k) t0 O9 k( M9 V6 J7 w5 ~● SOP-8L绿色封装
2 q# h0 @) J( p6 [, x3 X, j
! Z" F- |" z! c( D) |1 B基本应用
● 电源适配器
9 s& \; }3 c7 g, E● 开放式电源
1 I1 _' c- T1 Y' t# ?: `% G6 R● 数码相机和摄像机电源
7 p2 r. W: }9 }) w● 电脑和服务器辅助电源
0 G* J7 r0 Y1 F/ ~# g● 机顶盒电源
5 c0 c' }' j1 y- S8 I* z3 J● 掌上电脑电源

# k2 G4 W- d) M' ^1 ~9 ?引脚分布
# Y, D( Q( y( e. m$ u$ w3 g- }

6 k/ k" F- U  e/ K引脚描述
8 J3 T8 T( q) J

典型应用
6 K( O& z/ r- k

0 i$ c5 S+ J1 |2 p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。
) z' H5 _# I( V
# C* F  G( z% G, }% n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。
6 C( f- E+ j) v3 N. o
3 _$ P. x6 {; R; T0 [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。
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+ k* M# c* b# K, n. r2、样机特性

5 j7 ]7 ^7 f* c8 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。
6 d8 M: d. _1 l' d3 q
2 v5 i/ }5 B! R) x: m2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
) ^, A0 A% S% ?( _5 x

2.4、保护功能测试：

* X4 |& @5 I) T7 h! {2.5、工作环境：
" x+ |) y& q) J) u3 E( n% p

9 `" ~6 G4 x' u5 M) e4 b+ _2.6、测试仪器：

3、样机结构信息

! O+ e9 ]# F" `1 T' D% t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：

/ I3 K; a$ s" r9 B3.1.1、原理图：
$ }/ h0 b; E4 Z. l  p0 ?& ]

3.1.2、元器件清单：
* s4 E! o9 I, ?2 @5 J* W

5 x5 t3 E9 R* D% J9 L" B5 V1 O3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

; r! V- P* {. p( a* E* @3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
3 ?  ?7 D) N, K7 j* P. `+ O1 g3 U

3.2.2、规格参数：
2 W# F; B0 w/ n& }7 e  B$ A1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
" x/ M' X; @/ E5 L, r8 C0 i' U2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 f2 a# U' v; W( R, x3 z- Q3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
" s: x, F4 B# ^. R) i' [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；
) k, o. j# F* W* x# E6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
9 ^4 n# n3 z5 m" q& E$ _8 L. k7）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；
5 e& U/ {/ ^5 W2 O4 z9）成品要求:浸凡立水；

7 ~2 O2 m- J9 C, m+ }: p) {. ?3.2.3、变压器参数:
4 N$ {5 T2 `% }1 z6 I/ D' i& `; l( r2 n

( M, v" _& m( m  u# ^3.2.4 变压器结构图：
. \, u0 W' c+ ]) t

4、性能测评
2 l) U0 U7 ~/ H! b9 ]5 I* _: ?1 ?
& o0 Y, s; W, ]( 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。
+ w# {/ e! u3 ^7 I* N& i1 B$ w
4.1、输入特性：

/ R: x" v9 @9 |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。

) r$ X: ]( @: e% Z. E! D7 a7 T; r: h
8 [, k, `$ ^9 o  }表1 待机功耗
" Q6 e0 d3 w# ^8 Y& {3 g  z2 N

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
8 K( M( T/ m, o* f6 O$ C

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
( Y$ C! P) v8 @( [8 }% n! ~

$ H/ M6 ~4 N! j6 J表5 能效等级评估（PCB 端）
, e0 i' o+ ~* X4 ~( I* s! X) j/ H

2 T; f, H7 L3 E7 k7 m& Z( ?9 n( J4.2、输出特性：

% P  p; Z1 p% U* ]5 Y4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

* a- T  `% W# s; ~4.2.2、输出电压纹波：

  p3 N; C$ p. j6 X1 d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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

" I5 f) U3 C& `

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

0 [% \7 M$ `, a! A! K

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

4.3 保护功能：
# K" o0 p& }5 A! W" k  ^  M
3 ]. t4 ^0 s7 Z7 Z以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

7 \- B2 b( q) d3 z& T3 {6 [. s4.3.2、短路保护：
$ k6 m# V7 |- N6 F# S/ k
; I$ j% n, v5 L" t) Y: P功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

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。

1 M- Q$ I$ w$ }8 ^6 o

测试样机及配套外壳

' v. s9 W" f; n" B2 b- f& v5 p温升测试：单位℃

  l' C6 ?, U1 \( m% q5 S* b% H4.5、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。
5 t5 K* N2 F7 H. T: O+ i5 M
/ w2 I' F$ H9 @6 w+ _

AC90V 5ms

) Q9 l+ k+ n9 ^, `+ t3 ]( u9 J

AC90V 10ms

AC264V 5ms

! G+ ^" D* n9 Q7 o

AC264V 10ms

" S! Z& b0 }: @4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

" t* F+ q2 n, l8 E) m

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

& L4 A6 R) Z# }7 [

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

- S: \+ f4 y) j

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

' k, n' s) [+ Q" @2 C

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

* M; ?. e: p7 m/ Y+ R" W* X# g/ S; vDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

$ u0 V/ A6 l& @

AC115/60Hz，100% load

# f5 r" Z, N! ~" h. g5 M: P; d

AC230/50Hz，100% Load

* X& I3 \* d; e, |7 r1 @

AC264/50Hz，100% load

/ _+ o) X* T9 T/ a$ \( P1 C5 }/ t

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

  N7 M9 m" s- z9 x* j7 k9 n( f; m5、 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）
7 B$ A8 G+ k' h! G& w. o
' q$ D  V: E, D/ a+ p

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

0 c% |7 g: {- g3 M0 ?4 F1 L

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试