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

, R7 k6 j! _4 s$ _3 @$ d概述

- R$ c9 x* ^) W2 j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。
0 a& _9 X+ _2 h5 w& Q9 W
) m' h% ]& q3 u% g1、样机介绍

- S) B) s6 e; |7 u6 q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。
% f. T  [3 y1 y' `
6 R5 t% c" h7 }

# t6 [; y7 I/ J

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

( N+ j  x5 K5 ?7 \CR5269SSG产品概述

! r3 a7 z: i, ^% k- CCR5269SSG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。
) u6 ]) w$ O$ u, X; s
% j. i% i$ l+ L, 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。
, e" j, l8 q) W
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。

9 b' Q. F; ^5 H芯片特性：
% m$ k- E+ T' c; }% a● 全电压范围待机低于75mW
6 }( L& a" d* K( I+ ?7 H% u● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
" `1 I0 h( d- |) V0 _● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
3 c8 h6 o: M3 l● 典型65kHz开关频率
- r7 D* Y( q1 C! d1 N! h/ S, w● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
2 w: V9 H' A) c● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
+ T6 z; y4 Y1 T7 a1 ?● VDD端过压保护
● 过载保护
' J/ m9 a& [# d$ N& H' w● 逐周期过流保护
+ v, |4 r" I6 r* o+ |1 Q, W9 {● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

) s; v/ h$ I- ]! E' e$ r基本应用
! ~: |6 S% e9 f3 J' `) A" P6 b2 P( L● 电源适配器
. p8 }( w4 p2 x* q! I● 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
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
8 x% R  a2 s* t% W
引脚分布
, X' I( e4 V& m) f" L& h8 M

: M; D- E. W; D( l引脚描述
# P, x' E6 w* h1 m7 G  A

, J6 g2 H+ a1 c典型应用

  {4 n) k8 H! k4 l: p& m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。
1 N' R1 P7 r# R$ |
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; B; B! `4 G, _
9 l, O% O. L. }' H; 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。
! R/ @1 C* C  h- {
2、样机特性
* R& }+ C% F  e9 ^1 H: Q( g
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。

8 u$ O3 e  K) A1 E2.1、输入特性：
  a; L% I. p. }2 {; ?  w4 n

* g* H  x3 y% N$ u8 z/ |* }& ?, k2.2、输出特性(PCB 端)：

; c3 l, J! n3 D2.3、整机参数：

6 g1 G6 U# \( M' g8 r9 r2.4、保护功能测试：

: h  t5 o8 m! H2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
) s0 A" Y3 K( [: ]: K4 o5 Q

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。

; ^0 G2 y6 {" u* r- m  E3.1、电路原理图及BOM：
" {# {& w+ H- h4 g/ c5 ~* d
3.1.1、原理图：

) G6 r. r* Z7 r- |; q6 {4 ?& q5 W& Y' h3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

# X' M7 c4 x. i) y: \/ y) h

PCB 顶层布局&布线

# w( X* u' s$ N' H1 c

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
0 V0 w& U( V% K/ {  ~1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
1 K) r: `; X! I2 ^" l, C2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
$ _. J/ j* m8 W; q( P4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5 b# D+ B6 R. u' ]; `. ]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）；
, V& E8 w. C0 d5 z7）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；
9）成品要求:浸凡立水；
5 t  ~( m/ p$ e+ f/ c5 A& y# k
" ^. \$ H+ \& j* i5 ?3.2.3、变压器参数:

" i0 z0 k" k! m4 u! \1 `' ]3.2.4 变压器结构图：
+ n) ?  M1 f" |0 ]

- H- K1 o. c& ^3 i2 p; Z4、性能测评
+ ^5 B6 V2 L% s/ B
& I1 s, p5 B' v4 t' Z% b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。
$ v4 Y7 o* s: {! s& d  `
% P" u+ S$ r9 L2 C' g% @5 E! ~4.1、输入特性：
* Q  D$ ~$ @, \5 h* c
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。


表1 待机功耗
7 G$ m0 ^0 N! g8 }

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
. a2 j6 W) @9 d1 T" ^" ]

/ a1 Y# Z, l2 k# }  M表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
/ I/ j- ~9 F/ y3 U& n

9 o1 v% X5 Z- L  g表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

  n' E$ }' h0 p3 F4 R# t4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：

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。

* ?8 n1 [0 I" t% x2 c; ?- L

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

, h/ @8 \/ M3 e4 E) Z* P4.3 保护功能：

2 A+ U7 ~- C: d: E0 d% g+ _1 j以下涉及过流保护、短路保护的测试。

* c1 j* H) b/ _& L0 i  [4.3.1、过流保护：
# N" I& s" v" Y" d6 m

- u& ~0 k! l6 D" A: O) X4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
7 C- k, G; d" }" b& }3 R* I

$ V5 P2 W! L% }! z1 ~" u& Y, `( ?
4.4、系统温升测试
6 r* Z& O1 [8 ]4 V- V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。
  }8 `* E! k( P4 O

测试样机及配套外壳

4 [9 X  w  d+ ^$ n# x6 F温升测试：单位℃

1 y/ Q% d+ s- m4.5、动态测试：
& J) Z' a: E, V- D( h
# K/ C) J5 V0 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

) w" }6 h; p& w7 I9 S

AC90V 10ms

AC264V 5ms

& B7 i9 o0 [$ H

AC264V 10ms

; c- h. m, y8 p3 b9 x4 W: j+ X4.6、系统延时时间测试：
  f0 h0 d) S2 |3 f  a9 w. z
) E# @# l: h7 S8 u+ ?

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

6 W. @- H3 d4 c

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

, O1 @, U. p' YDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

/ N! t5 @: t2 T. }, z

AC90/60Hz，100% load

3 B- L3 Y5 S! K. q: P  ]/ Z

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

) R) t$ C- [* x, H$ {1 z# W

AC264/50Hz，100% load

: e% V% v9 L9 O) k: X" ?9 y

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

0 d: ^! m' {2 ?) {$ M

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

6 y9 b3 {) O( u: @5、 EMI 评估测试
. L; c% x8 \) B- l* d
7 w4 A# i0 D/ _; O' N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）

6 {1 [, R; s5 _2 v* n

AC115V/60Hz 传导L 相

" O# S, r+ S7 I0 |0 i; q

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

3 A4 I: e" Q( g. \. t

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

% K% I9 G7 q( J, B! W' i

AC230V/50Hz 辐射测试