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

* f5 S4 E! ?8 |( t  k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
, ?4 t8 ]9 T5 ~, B# c" t. e
( \. Y5 w/ U+ D+ F% ~0 A( Y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。

0 h, J' O9 s" l& E2 w& O" }9 K

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

+ X* B- k) ]4 L( _CR5269SSG产品概述
, @1 A) g5 k) m' a! N
! r, w% e- {/ F  U% Y, L; ?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。
: |# I/ s& \& R  s2 o- W6 }( c7 a
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。

0 _* I. F6 N) MCR5269SSG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。

" N  ?4 D& q( P芯片特性：
8 ]4 U# H- Q4 [/ @7 A● 全电压范围待机低于75mW
* K- k1 E5 q2 l0 S+ g* }/ B● 满足能效六级标准
& V; x+ _2 X( V( x6 C2 U# y● PSM模式降低待机功耗
2 m" t8 a, U% D$ T  S* X& Q! E● 内置软启动
" d% h: }. ]4 E$ V7 m● 良好的EMI特性
- p. S, u# }$ `" ]● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
( p" ?$ @. d8 A5 t( j( r● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
  ?+ g2 m. ~% q4 H4 n! b+ W● 过载保护
: u- I0 C1 S( u# E; ^● 逐周期过流保护
! Z2 J% ~- r4 o: f* H1 n3 F" w* g● 过温保护
, n. r8 M; F6 N7 d6 x3 M● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
7 Z" i8 Z  H+ K
基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
& C' \/ ?$ l( l● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
( S7 x4 f/ v  g& ~+ I
/ o/ g0 U7 W! s% v9 j, [引脚分布

引脚描述
& H- [. {0 t6 G& @1 C

* L/ `5 `/ ]" G9 W6 R# y典型应用
- n! Y# c! t6 p! Q

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。
- ~  {4 U  j/ [% `5 [% e8 B
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。

% a1 a6 A# l& @$ _: q# N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。

. [$ G3 E: n+ i" t8 l; K2、样机特性

1 G4 C5 S- n, Z( a* ~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：

2.2、输出特性(PCB 端)：
$ e* i2 `0 C. q  {, v4 E2 J

$ \' h# k: T& i( |8 |1 t4 o* N2.3、整机参数：

  w) T; C9 ]3 F- o# g2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

4 r0 C4 H8 L8 Y. J0 ~9 i2.6、测试仪器：
/ d- b6 Y+ z6 l. Q8 {, I

3、样机结构信息
% K# U4 r( s. J7 D
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：
$ R5 D8 q9 {6 a+ {+ X
  @, y* R. i, P6 U! z. c3.1.1、原理图：
, s& D! F- T% ^

% k/ r9 R( p/ y4 @( e$ p% a  s4 W3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

7 ?. P& J- q) y4 ~$ d; H

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

) e8 Y, e) T- G3 [3.2、变压器绕制工艺：

# D; R; H  N1 i7 r9 n3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
% t8 i% I0 b- n6 V2 T- O+ \& l+ ~1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
5 ?$ W: P5 Z2 d4 U! \6 b2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
  D5 X) t6 }4 O+ ?* a- ^% t5 U4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
9 x8 Y$ W. N7 r4 k5 S0 f) x' X5）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）；
" V1 A' i  |/ A& J7）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 s6 r  c5 J& f5 U) I) i9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
; l( F" P& E5 Y# @* \

3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评

! D  ^) O7 l7 L! p6 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。
5 j- M0 Y8 K- u& e. r1 F
4.1、输入特性：

0 S1 X) @) G/ a" ]" b2 w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。
) m, N! c# E9 B4 J

表1 待机功耗
" i) C+ ~+ W0 G

+ ^" R1 F9 z4 M# M表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
$ w# l2 N& ^$ @" S( @: u

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
9 R$ W8 g4 z" e" i- U# T1 g1 l

) g8 R; m. L8 B0 V" z表5 能效等级评估（PCB 端）

; K5 h; T5 R+ z2 V- O6 i4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

1 s! |# V; Q2 {, `0 r% l

4 e( K# {$ ]. T- K+ C4.2.2、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。
# p" P; t# o# J* J0 m, T7 f

6 J  F# V/ f7 m7 I4 R

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

1 q- o9 q+ t4 e4 ]) L

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：
; b2 z. F% y& l/ [; [( H1 e
% j* Z$ u  q; }3 Z以下涉及过流保护、短路保护的测试。

& O& P& z! t% ?7 O4.3.1、过流保护：

+ U1 t: G$ C! a' B4.3.2、短路保护：
, s/ u# f* b2 m5 V6 C1 P6 {
, `7 B+ ]* x$ N, e8 y功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
' a" i& D- y" B+ p* f! l

4.4、系统温升测试
% }+ _8 q/ |! C/ o3 w8 I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。

% f4 G) T% [- P8 X5 U7 U

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
( p' p* q, ~* C! P

; b1 B5 A6 k. l% x' p  u# a4.5、动态测试：
$ z9 n4 L2 I3 v9 Z5 T6 d; N: K
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

1 D! F; F) T) [& ^% ~$ P- }

AC90V 10ms

0 B  x3 s& J) N" |& J

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

+ d+ f+ @2 j9 t, |$ Z: R4 r3 m

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

/ k: j- c, ~, j+ i; O4 X7 B

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

* P- O7 L: j% y* |5 ]4 Q( a

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

$ E2 {. B1 w) R4 M4.7、其它重要波形测试：
1 a, p$ T0 T- z0 C, l
" y3 C5 z8 G; B9 A7 x$ O4 mDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

5 `4 X* G$ K- u5 n& L

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

$ Y1 l, t1 ?; j  w

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
' V+ x4 ?( X' z7 V5 B& d
- p* \% Q$ N9 l+ v+ a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

3 B( w7 y5 }3 \6 e! a+ V# a

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试