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

概述
& T/ |6 s: k5 m8 u, x
( }& w( M! i7 r) I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。
) G4 l* P8 @& ?1 n3 `' a1 ~+ o( P
1、样机介绍

6 Q+ k3 ]2 s' S" u( ?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。

" I% m, D% C1 r* \/ n

' H) ?" w1 a5 u4 H

# @  a% k9 @2 R* k% W

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

  j& X. g' {  LCR5269SSG产品概述
# M; _* g0 N& F! D2 {4 }  i
6 j2 G, `6 S( q5 S! ^2 I- Z* |& JCR5269SSG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 G, a. e4 P! O2 w, @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。

" a/ D9 n2 G0 @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。

, {, v% q/ f1 Q7 l2 U) J芯片特性：
/ F, d3 Q4 w0 Y0 U' F: }0 J7 y' {● 全电压范围待机低于75mW
. D. W" B4 {7 \' k0 s● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
$ M3 e% d2 m7 P4 F  U9 l/ y● 良好的EMI特性
! i; k& Z) y' q0 T/ ^# K● 零噪声工作
  g# H3 J, y& j  B1 l3 t) R2 x5 L● 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
! S3 B; Z$ N  B● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
* h0 N% q- j3 S) h# h9 t: Q8 |● 输出整流二极管短路保护
  P( D9 t- r% F, X● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
4 q0 k, p1 U4 F0 B$ L8 q" q! ?
# @6 U. ?1 ^, [& Y* y4 Y+ ?基本应用
● 电源适配器
. O# a4 v9 b1 [1 K# V7 ]" T- @● 开放式电源
! A: h% ^0 v6 v+ t- O● 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
' Y; l% w; D' A$ j" y4 a
引脚分布

引脚描述
# G& g. s+ |3 K$ E, f/ k& Z

典型应用
5 q, p  e) U- 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。
  a" b- e0 [2 r* H, U
4 b9 x8 ~& e: c. ~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。
$ I% a- V  S+ P
4 V' |  R, |2 X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。

4 R4 b. r! x; X* w( V& @2、样机特性
9 W: p+ h* l" A2 ]5 K! \2 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。
8 _3 X/ }* P3 H+ X1 f! l/ h
4 X. Q; N2 p; ]2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：
: n  m9 J* h& v' c7 g$ M( p

0 o0 v  U7 T7 C! v; ^2.3、整机参数：

9 w( Y8 `9 I# e. u% J7 N2 G1 o2.4、保护功能测试：

2 o1 ]. ^; `8 _* \, \; L4 O2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
5 ^. G7 ~: A6 J: z/ X7 ?  _

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。

/ b5 l( g+ R. E5 `7 t; S: h3 L3.1、电路原理图及BOM：
! d6 p' p8 f1 n3 Q- |; |
" c; W0 D, v7 L: n+ e' H$ W7 @3.1.1、原理图：

: P4 a# s0 P1 M* L+ c# l, A3.1.2、元器件清单：

9 M) s- S& ~: w* X2 y7 a: t3.1.3、PCB 布局&布线：

2 ~# x. b3 G* J& P: O4 u4 |6 b% l; }- p

PCB 顶层布局&布线

! x; W3 {9 o- y# Q2 M

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
: V' F, \: I$ O0 i1 N
% u2 G" [5 b3 v) L% d" W- r3 G. ~3.2.1、电路示意图：

- S' J6 a/ ]& F2 l" {3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）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
2 H9 Y2 L( ]. Z2 ^& ?/ G/ ^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）；
: V7 [0 c8 W5 v5 |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）)；
3 i# ^, n: `0 i( C: q8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

8 P) L; q4 w1 {: ~3 r) l" R2 ?; u3.2.4 变压器结构图：
1 B# [/ q2 u( \6 u

" g4 `' D* z8 c# K/ d4 r4、性能测评
0 j9 U5 }- e  v& k* 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。
: O2 t. n7 Y" e+ Q3 ~( t. C
: V) D4 v/ H# f5 ?" F' Z4 l7 V4.1、输入特性：
6 K/ V4 ^" E! q& C; u! f
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。
: z4 p& V5 B7 X& X. ]& V

表1 待机功耗

' P" v; n4 |- s2 Q1 B表2 输出100%负载下的输入特性
" S  b# o+ e/ P! D4 K2 D

表3 效率测试（PCB 端）
! J3 t; \/ `. Y; @" L: s

' h+ I2 m% {: r5 x3 d- K表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
/ D% ^' C+ `5 j+ X

! K; m2 v. h$ a8 Z表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

+ _; Z; t  e; N3 M# v3 Y! s4.2.2、输出电压纹波：

' y* v" c+ A7 a9 ~8 k) K2 {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。
- k. V! [, L9 w9 B& w( S

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

0 \# P  t0 b8 j5 U0 s& q2 Z

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

* a- \* c2 e1 P+ C/ B4 G5 D" V$ V3 ], O

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

* m+ _' B) C$ U: A

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

: h  W! Y$ }2 |4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

. \9 ]7 x" L; ?$ D0 k4.3.1、过流保护：
8 |* d5 a6 ]- ]9 p7 x/ Z

1 A1 @4 R3 Z' N, p4.3.2、短路保护：
, ?. ]6 M+ f- O% \7 D" u6 D" u/ I2 u
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

) v% g( Q# u7 F) X4 O* j% i; M4.4、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。

测试样机及配套外壳

6 k- O% X! g7 v, K2 b温升测试：单位℃
) W* y9 v2 \: h6 H" x" x

) a9 s( E7 j2 `4 @$ K4.5、动态测试：
7 p! }7 x' P4 \9 J( u7 y1 u
7 m2 }# m4 f( J) l! B& R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。

) w: e. |/ ~8 r* t! Q& i9 c

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
$ @! E5 T+ H8 c$ I: n! L- W
* J. T$ q, `! z* w) Z) S8 N

- }2 e, i4 k' O/ A, K9 A) k

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

9 \. m5 D) W$ U0 d

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

. W% r) o$ {  R( u' ^$ t" F5 _" t1 [

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

* K$ g; @, r; @" S) n: L, }, J4.7、其它重要波形测试：
; E% U9 L! K% W% S8 B$ i
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

; j; G& H) X$ }

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

. r! q+ m( A/ r4 T

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

/ L+ @* @7 _( m1 a& ~' Y# H9 H

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
! A5 _5 s- B& O5 T: T8 m
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