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

* r. W- h4 a. N; W3 t3 Y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。

1、样机介绍

/ j  e/ t* h4 a3 `) A; E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。
7 H  N& q! H* |* X* z2 U% u

6 R8 V3 n" u( S* u5 r

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
# M- V6 G# ]  H+ l# O, F  ^. W$ j
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。
1 u1 m8 ^6 w- J1 J
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。

7 w# i8 B5 i+ d5 h, p, cCR5269SSG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：
) w. j0 h  G3 w( t( R. o● 全电压范围待机低于75mW
/ D" w, k6 c$ P) s" }: R% @. Z% O● 满足能效六级标准
4 ?" ?+ s, \1 L: g● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
● 良好的EMI特性
+ S' b4 v/ F( j- u● 零噪声工作
- a1 y; Y; }  r( t) x. q* y● 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
5 p0 u# g* u( \- X+ o% c, J● VDD端过压保护
● 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
; J' ^& B1 R+ C! X3 x2 n# o● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

/ U" i8 p" Y: x6 `基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
8 x% V8 _4 v  Y' W1 Z8 O● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
6 O5 @$ a1 O: J7 P● 机顶盒电源
! {7 Y" Y, Q3 H; G  X● 掌上电脑电源
7 I5 Y/ V! v2 Q+ ^
3 g! }+ L" ?* \- Y& ]引脚分布

引脚描述

典型应用
) U% w8 \( T3 t" c5 x

' q& K. Z& f+ i2 o, s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。
; J, |7 q% o/ }& g# O9 e
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。

6 _& n! ~! M7 c8 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。

! T7 ?7 q/ z1 \$ G2.1、输入特性：
* y# G$ B. i& s9 h- w2 V3 {1 O* B

( y5 G% N/ p7 S, l) i8 t1 f2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
; t; |. G3 t( ?! D0 Z  N

7 K" V0 a- v( d5 Z+ n( K* _2.5、工作环境：
! v/ @) _1 o0 `+ z! m

: F2 i  n5 d2 ]" |2.6、测试仪器：

5 x) x8 C6 {/ [3、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。
6 s5 C! i8 N+ d- v8 ~+ R
5 D6 C# e  H( T$ E5 `, B  R3.1、电路原理图及BOM：

5 _. w9 b/ A( t( l0 }, Q3.1.1、原理图：

  y. F# C8 ^. \* n2 [' z: L3.1.2、元器件清单：
" j  |# l5 j' v! p1 F. D

# V5 ~# u6 w5 }' O1 x) b2 i: m3.1.3、PCB 布局&布线：

0 d  k- A1 F: m, s) P' ?. V7 C

PCB 顶层布局&布线

" ]# ]* M$ L9 j' f4 h

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
7 a; c! N- `* y+ V( T
1 Q3 l% c* k( P; I1 D* Y  C3.2.1、电路示意图：
9 n5 E, o8 {2 k: n0 W* t& v

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
! ?: q7 u" K8 k. Y8 f* G/ i2）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；
1 T7 Q) q( l9 ~% b' v* }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）)；
. W2 P6 E9 f9 F5 Z! q9 ~- c* l/ r8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
# O1 a% V; u2 ?" n. {1 b9）成品要求:浸凡立水；
5 I, i0 ^0 R2 u
3.2.3、变压器参数:
- X, a3 t; R' A# y9 i9 o/ Y

3.2.4 变压器结构图：

. r4 H) b& @# I; l( U3 n: H4、性能测评
0 q$ ^, L+ M. w, p
& g# A. h1 M# w7 J7 w) ?( F/ B1 |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。
( U) k8 {  n( G3 l, ?  J: j2 z
+ f3 Y. n3 ?& J) h4.1、输入特性：
4 i. z9 C- L5 |" a
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。

1 h8 R& M" \5 ]2 _+ a
表1 待机功耗
8 q) v( [2 I0 N8 H! ?" G6 ^( e

表2 输出100%负载下的输入特性
6 `& e7 F+ Z: o8 H% t

3 c& U% ]! c& d6 {/ S表3 效率测试（PCB 端）
8 b5 J- E: y& W% f* x

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
6 V: o  I* H4 G* @/ q$ h

表5 能效等级评估（PCB 端）

. u' H9 z' s0 Q  J/ R/ u) C4.2、输出特性：
8 Z) p2 w- D/ w: w
* S2 A+ S1 d3 l2 N( e4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
- G6 @4 u/ V0 f% x% G
0 o5 ~' l8 J' d

) k5 c4 B& c' I& H' c4.2.2、输出电压纹波：
1 H) w/ S! ^; ?# h$ r6 T: H
7 Q9 |; ^: I) V& n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 V9 l4 D& s  ]# }' S* c- E, b/ T

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

' P0 L. Z, N: P" C( V  `

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

) l$ Y0 ~$ w# b- z) R* k

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

$ @7 V, X' _7 O  L% D  Y5 U, A

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

4.3 保护功能：

7 |  S% }' v; R7 Z: ^3 \3 O! ?以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# u$ K/ R0 ?" d* q4 C! F. H* G
6 w1 b' p( I' m( x/ A/ z4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
1 O" h% v1 u$ x
* X& d! ^. w; |+ ]9 i: m2 x/ J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
; I" T7 G3 n, ?, \% Q7 ^+ H# R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。
  i8 f( K+ J7 g. x3 a; c5 T2 {

测试样机及配套外壳

( N. H, _" I! A) s温升测试：单位℃
. n. Y  J0 d+ X0 H  r

5 z3 |8 w* f4 Y  e6 F4 E4.5、动态测试：
, m; z2 z% P+ K% _! u: e# 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。
- M7 [% o2 h3 D8 j2 K; }4 b

AC90V 5ms

AC90V 10ms

# L8 S8 e' \1 C6 [/ S, g, N

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
4 J! i# l" x& A

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

2 ~: M; Y% L" b7 I! b; t  q$ s& L7 E

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

9 o% ^' B. I. t9 x4 Z) Z2 D

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

: F: i5 Y1 y  g. }$ ^6 i3 r

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
% m+ M0 R2 U) @  |" T
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
5 M/ s0 B2 Y9 g3 c7 x

AC90/60Hz，100% load

/ m: k6 X/ C2 |% f! z# b

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

) h* ^0 l: H+ y- q, k

AC264/50Hz，100% load

) W5 g  f' a2 O- U' B

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

0 E7 u3 [  Y% F

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

! L7 u# E) C1 \% D/ J- `5、 EMI 评估测试
$ t0 T2 y" {9 W) E# }+ J
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）

' u. U* E! T6 F; ?6 t$ e5 _. w$ ?2 ~

AC115V/60Hz 传导L 相

* g+ D% x/ Z4 K

AC115V/60Hz 传导N 相

6 J! A' v1 ?* ^4 i4 h. C1 [

AC230V/50Hz 传导L 相

7 ~5 x+ I7 u* o) z: t3 L

AC230V/50Hz 传导N 相

( q2 k% q$ m4 x/ B

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试