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

# ~% X0 Q) x* }$ Z概述
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* \1 x; T4 E1 J/ }5 ?/ n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。
3 ]: J( h! k9 V+ k
$ J) y# P2 e; E* |# }5 Q- u+ }2 g9 G

9 p+ y2 |* `: S0 R" E

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

& k7 N8 ]5 H# A& f. hCR5269SSG产品概述

( N6 D; Z3 G: |8 j2 b7 ECR5269SSG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。

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。

9 I+ u; w  F$ ~6 LCR5269SSG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。
" T7 \3 e9 |% {' ?: E3 ^
- E' u$ c( s* e% o$ S- T芯片特性：
0 G& m' G) f% c, e● 全电压范围待机低于75mW
, M2 T1 o+ s; y. f* j0 ^● 满足能效六级标准
$ Y' S. R, \' K0 V  C; Z● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
/ {  N. Y$ b* `1 z! u# ^5 l● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
3 x, ]# C# ]8 v2 z! a1 k( ~) |● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
; D) w9 C9 w8 S& O+ B, d# f' h● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
9 G9 X. b$ q$ ?1 j4 q) ~4 o( K3 Z● 过载保护
$ ~, L  D9 T# K5 t4 D8 ?% W3 o● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
' q. _9 b% R. O& Y- r' z6 f& C  G● 四引脚散热
4 \$ p+ @; K" z& v, X6 z2 P● SOP-8L绿色封装

+ V& w& |$ q5 e- V' P基本应用
$ y2 |5 u) }1 P3 |, j● 电源适配器
; @  F2 Z: U: j● 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
5 n$ t7 z3 t4 Y4 h0 ]8 q5 t! w( K● 掌上电脑电源

引脚分布
, @* h" b2 X/ K$ x5 v" _

引脚描述

; n; K: ?! _5 l. ]典型应用
' D; r9 t. ]2 ]$ F: G6 W1 C

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。
- V4 I4 d, ^7 r& P2 g: Q
2 B1 S# P! g7 l2 x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。

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

, [7 \( z4 N& h  V: O% m( v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。

2.1、输入特性：
) t8 F( K/ \- `  R6 M  G& V+ e

5 p  e' a8 p- {( }4 \+ V8 G2.2、输出特性(PCB 端)：
2 c# D! ?& o# }" e' r3 }/ Y

. Q9 b$ I# [9 t2 u3 u1 z7 w2.3、整机参数：
: S4 G! j1 H1 w* s

( w$ O' [; I! o, J8 A2.4、保护功能测试：
% c. {: n9 Y8 `& F8 K1 T% E

$ ^' o. I, @* t; k1 u2.5、工作环境：
* E/ e- D$ ?4 I0 c

4 Q  h1 Z  Y) K+ g# }( T2.6、测试仪器：
* U/ M: H" M. @0 t9 V, C

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。

3.1、电路原理图及BOM：
5 U8 y0 d+ w4 M- j
9 s1 X& @% N' o# ~9 S3.1.1、原理图：
0 {5 \4 z& v' k' z: a+ W5 L0 u

. g' b" k* S2 q; W3.1.2、元器件清单：

/ [8 p2 ?$ E& Y: A" R( x3.1.3、PCB 布局&布线：

, O8 D2 @0 t# D- \, J  @8 _$ {8 F

PCB 顶层布局&布线

* A: M* S$ L: W

PCB 底层布局&布线

) m+ L. G' p* R% q3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
% t" F8 ~+ }* K0 K8 o$ K" W

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
4 \3 Z4 D# X/ u: I2 @  N1 o/ [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
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
& y+ J7 s" G' ]# J8 {' X3 f! Q( a6）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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
# Z7 L4 q; I- ?- R9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
8 ?! _: f2 O7 d- t

4、性能测评
# o' u* C4 V; N% j. w- s
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。
- A+ ~  s7 R6 h: |; ^4 C% w/ S2 {
- z' I2 [. N4 i1 J( h1 Z6 z% ^6 A4.1、输入特性：
5 o4 Y2 O" r3 k' ~3 L% f. {1 r1 [
% X0 }! S& K; i5 R$ P3 c  M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
# u/ a0 M; ]# @7 i2 p2 C: I

表2 输出100%负载下的输入特性
: c8 r: g; g$ U1 q9 x. f3 f

1 v9 I+ Z3 S; T; W; t: x表3 效率测试（PCB 端）
( z5 {6 N, e3 }5 C

. k( u1 V9 i3 G+ E表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
" n" x/ R5 y; V( l2 t1 v  X

5 I' t4 l! {8 a3 N: [) E表5 能效等级评估（PCB 端）

) K- D( }4 c, w, {% F; h' f1 x4.2、输出特性：

( \, z, m! a1 C! Z; T4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
# `# B8 p) ]" E9 O9 |% U
* K2 Y! n) [9 ?$ t2 t2 i4 t

, e3 n' d# k- M8 Y. q( E8 n4.2.2、输出电压纹波：
+ i+ Q+ ?0 ]5 K9 I% a
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。

* Y. J3 I# J1 ^/ a; [3 f+ a! u) [

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

0 F2 g% Y6 K6 \% N* y- _4 z, p" a4.3 保护功能：
8 A1 l0 P) n! S5 A: b& ]
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

$ B( {" A% b% |6 e7 q+ e" a& T4.3.2、短路保护：

- ~& o6 S: O( E% w; U; v功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
( T  q. t/ j2 R

6 O7 L6 l: i: g2 ]- l$ b! {9 ?4 n4 U, s
4.4、系统温升测试
! T/ G' |  M7 z+ N) a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。
2 d: I/ i1 V0 G% X- y7 a

8 T2 [( c% f* q* a% o6 m2 D

测试样机及配套外壳

! o4 I6 Q* @" |$ ], k温升测试：单位℃
4 n; Q  A6 k6 ]

4.5、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。
- \2 M3 |6 F) a* I
! ]8 g" P+ S- K- M) Z( L7 d! W

- C& A! k$ H* s6 m% O

AC90V 5ms

$ w! t" t( l! ^. @4 m( w- W; W- S1 d

AC90V 10ms

8 R5 I6 c+ ~( @, P

AC264V 5ms

AC264V 10ms

! \. ~% x7 z6 H4.6、系统延时时间测试：

" O) g9 f- ^1 @# f( N" S

% M% k, |1 i; G; D0 p: D, g

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

+ E0 N& v) m- E  p8 X, m

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

' ?! y5 k# B2 H1 E: o

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
6 l1 u2 _6 o5 T9 ~! Z4 m! P4 I
) D. _8 I( E9 u+ V! V

AC90/60Hz，100% load

2 S( ]# c. Y+ m) h

AC115/60Hz，100% load

7 _$ X" H: o: x; L9 z  R

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

) S# g) B: v  P5 d% D3 w1 I1 k

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

, X1 b7 M" M- l6 A  l% Y

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 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）
! A' g) d5 B9 y6 e  o
, e8 E; p, L; Z( Y; W7 G) |0 F6 L9 g

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

( n4 I2 Y& B9 G. W4 F, }  j! q* a0 D

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

6 ?% `) N- ~4 \7 B2 {

AC230V/50Hz 辐射测试