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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' Q/ S& ~' b4 u. {" _4 o概述
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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
5 u* S8 N  r7 \8 |1 n: V8 H
! i+ t$ K  \; M& c, r, I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。
. M' n+ j* Z& l! K  Z
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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

( ]- S' `& |0 P! [$ r- k. d0 KCR5269SSG产品概述
: a) ~" E* A. j# }7 d
9 b3 o7 c" {. W  {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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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。
) P$ C& G' p# N0 \6 q/ y9 \; q
5 o9 S1 T9 B3 U  u2 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：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
) m5 G2 @& r# Q● PSM模式降低待机功耗
' k' u7 Y, w' }* j7 g$ b● 内置软启动
4 _0 A" J1 u3 Y3 }8 U6 E4 D● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
8 E0 ?7 m2 N9 h! Z● 典型65kHz开关频率
: p& k6 L1 Q; Y7 ~) x$ {* z" M2 F* S● 电流模式控制
7 ^3 s+ k0 z9 G& [, ]● 内置斜坡补偿
# T2 c2 i- {4 d/ ^7 Q+ l● 内置前沿消隐
1 h$ h% e/ L1 M) H● 启动电流和工作电流低
  _3 l  [# ~  a" F● VDD端过压保护
● 过载保护
2 q! P2 Y$ ^0 {+ V5 V% N● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
2 |. {) |& T" I2 z8 l+ n5 W● 四引脚散热
7 Q3 L0 t* K% y1 c, B● SOP-8L绿色封装

6 J  E) I4 ]7 t$ N基本应用
● 电源适配器
! s0 _5 \) V5 G● 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
: P$ Y6 \2 Z1 Q$ N' L6 S, p+ I
* @7 [2 }* b+ k8 F3 j9 d引脚分布
$ `& w% ?1 Y: c, E( X  j0 A" n3 a

4 _& Y6 V" s, E% d5 q7 j. ?  `引脚描述
  g  e5 p) B& ~2 g

典型应用

% L; k7 x% A% V1 b: Z* r2 ^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。

( V) ?7 `0 {! F, R% _$ j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. a, x7 S+ l: o7 C( F7 t; a# |9 ~
+ s4 U, x$ \( k+ [0 ]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。

2、样机特性
, q' ?0 Q+ j; V, ~: l  X. _
' R( N1 t* A, \% D  y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。
/ q' X9 g8 N/ L1 L- T- {
9 r# c* `! t  ^4 J1 N1 B2.1、输入特性：

) [$ ~; F0 t0 T3 s3 K2.2、输出特性(PCB 端)：

- ]) R# g! }' C1 _0 H3 F2.3、整机参数：
! ^7 }, B7 ~: O

2.4、保护功能测试：
  j# j0 k% U. n

2.5、工作环境：
2 A% r+ H- w' r+ u2 M7 l+ J: T

- B8 n$ G" g. j2.6、测试仪器：

3、样机结构信息

# y; ?  G& {# K: Y9 Q( S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 m  O" w0 _$ n& F, N% E3.1、电路原理图及BOM：
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3.1.1、原理图：
0 m1 o  w5 `/ A9 `

3.1.2、元器件清单：
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/ x" C& t, t% D+ l3.1.3、PCB 布局&布线：

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PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
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3.2.1、电路示意图：
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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；
0 O+ H9 `2 V8 `- |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；
% p  b8 r& i5 s6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
& e  d) C9 x! h" p7）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；
: ~( P1 r* i0 r; t9）成品要求:浸凡立水；
9 k7 C. L. G, M
3.2.3、变压器参数:

9 s$ m2 p6 X! y$ G: O4 p. s, q3.2.4 变压器结构图：
# L- x4 v0 V+ n8 a" Y

4、性能测评
: q# C8 `/ Q6 @) |3 e
# b' b% S& \5 q. S4 c8 w. T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。

8 P7 U) N( N; s$ w4 v6 Q4.1、输入特性：

1 _* W) t$ m1 N" i2 ?8 I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。
: d! h- s. e1 z+ M4 L. S

6 Z, y6 |+ n/ ]2 Q- \; Z5 a% [* p表1 待机功耗
; @0 o6 h4 M6 w9 N- g/ a

表2 输出100%负载下的输入特性

! r( x5 e- U5 c( D, i& k表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

, E3 B  g0 X( g  T! ?表5 能效等级评估（PCB 端）

$ z" i% \: @1 Y* h: @/ h4.2、输出特性：
5 @" g: u4 s2 m1 o9 u
6 q# ]+ g: [- D& S  N4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

# b: f1 A6 u2 M# K1 P. z

0 ~* B' ?6 }5 s3 J' K2 ]4.2.2、输出电压纹波：
9 g  W: k; Q$ Z$ m( X5 ^, U
" c, o4 F# X+ V" S: b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。
9 Z( V( ]0 o' x7 v$ v
& `( K- r" ^" v- n5 ?$ t

/ f( j( E9 M7 S3 x

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

! b6 x5 ?  k* D% P! j6 z& M# F5 X9 ?

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4 u: d8 ~% P+ O( ?* k# d% x4.3 保护功能：
! V) m" `# f. m( T
4 C6 C% ~$ y) }: Z2 G1 g4 V) V以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
2 K9 [5 P9 v  S! `' e

3 Q7 ]& i* l8 q' [9 E4.3.2、短路保护：

% m" o; ^( v2 M# h  e1 [- ~功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
4 _( i4 }* L: T9 ^

8 {3 f# N5 E: Q2 k5 ~
7 h" |) J  L. X" E4.4、系统温升测试
4 s6 Z: a- u3 p$ `6 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。

7 g# r. H" z/ _# B

测试样机及配套外壳

% T1 @* i! ~1 q2 P0 G温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
4 j" Q2 D) o3 f: @, G6 X
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。
0 |, I/ c" _4 A: R& x# ]& J2 Q

7 y4 G% k/ }  l

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

  O( p: I# s* S' D

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
' u" n  D& x) }! e% j  ?

- G: s! G6 k/ V! L& m: k

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

- e! ?: d4 {' d2 t# B8 W, y

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

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：
; ~) \4 q: c2 s2 d$ R' T$ `
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

+ R; g$ V, @$ Z6 S' ]

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

0 q1 z$ ^- E* Y- d

AC264/50Hz，100% load

0 x: B. k" q1 P2 t( f% T

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

0 r  d' i& ?6 L4 H. d# }! t5、 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）

4 ]4 b0 a( F3 {3 X2 x) |2 v, e

AC115V/60Hz 传导L 相

1 p& o+ E) N. z

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

2 b: f' n5 L- V0 h) J  u$ d

AC230V/50Hz 传导N 相

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AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试