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

% K8 }. J: F6 e
0 X6 C- w0 E- {! u8 l' G概述

: ?+ I& y" j) X; c9 e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

, V3 t6 ]% Z% o6 E  v8 a+ n* h8 `3 V: ?3 x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。
. ^4 v3 M7 ^& c1 t2 ^

& \% ~# ^$ b7 S8 q+ F# k) I+ v

' P" h7 P9 ?* Z1 I

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

  J: u) p) e' W/ k' }8 Z( {/ vCR5269SSG产品概述
; A9 F2 N0 z- Q$ O
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。

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。

: \) C, N1 r3 x6 T) j. S  Y8 nCR5269SSG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。

' @$ b% L# w9 F% ~- H芯片特性：
5 z$ V/ ?( _9 o; j+ r● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
" M+ b; h" [. G: z/ q, _0 G/ p● 内置软启动
# z% J5 O/ y* C2 {" t( ^● 良好的EMI特性
8 f& O# R9 E$ K1 S" l8 E● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
1 c! \1 n- W  }● 电流模式控制
3 \) I6 R7 w4 [● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
+ y' o' m! O% Y. \1 j' g● 启动电流和工作电流低
! N4 I, y( Q$ u  Z. V, b/ U● VDD端过压保护
: y0 a6 I) d; I● 过载保护
6 h$ D* k2 f. ^% `; G1 P● 逐周期过流保护
" T9 }2 |" y. N) r0 x● 过温保护
2 A# P! w/ X- b, D" l2 D  O● 输出整流二极管短路保护
3 n" I: k7 q, m9 Y9 k9 o& f  P● 四引脚散热
% J8 L# T5 r3 O  G● SOP-8L绿色封装
+ d9 X7 j4 O. J* y. m! ]
2 Y0 q; ^/ D$ q! Q5 m0 S基本应用
# Z0 H1 C4 a! t( v2 `* ?: R+ s" P3 w0 k● 电源适配器
● 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
6 i4 ?" Q6 V+ F● 掌上电脑电源
4 {# W( B) W: q* v
  `7 g8 I8 s* t( U% Q引脚分布

7 ~/ |' T) a# v+ P引脚描述

典型应用

1 [5 u$ v" C9 b" Y: ~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。

0 E) J, A7 H* v* a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。
8 R2 v5 q' I" b: b
  F: v! x0 d* G: I$ \" S( G; q& G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
, d. ?# E/ \, Z2 n) `$ 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。

2 T7 P' @) W; A/ B2.1、输入特性：
  Q# U2 M' H: y+ ]' U9 \% f

2.2、输出特性(PCB 端)：
/ L2 ]! c: o2 v% [8 s3 M

2.3、整机参数：
( h2 I+ _7 V- o1 Q, I7 N. Q4 e6 `

! r/ m7 q( Y8 B$ a9 ^! N8 G. u2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
0 |3 y- W( b- Y9 Y1 L
. l6 z9 D, I* q3 p# \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。
' L# ~; A6 N: G
; Y0 H) n2 N& I, W5 _3.1、电路原理图及BOM：
6 \3 n' i& N8 g
3.1.1、原理图：
; l: L% L, k8 m0 Z% p6 h8 q

; N1 T  o; E4 R) G3.1.2、元器件清单：
0 c+ ^+ Z6 W0 s+ @+ r# @4 @

9 O* ~5 t* g  P" K: D$ \: G3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
# z  o- C) q& [' `
3.2.1、电路示意图：
  K% e7 d! _, `6 J/ c

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
3 d) G% v. z5 g9 `2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& C5 k' b$ C7 Y3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
' N  o$ B. J: s1 u5 V, U" O: P; N4 L4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
& B- z" y/ Y# ]3 }5 B5 h! y5）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）；
; w3 K2 E. }0 P0 K; {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；
) h$ H% ?4 W& J4 W# Y9）成品要求:浸凡立水；
5 e! _" F1 m; h- _% Z# P$ |, S( \
3.2.3、变压器参数:
2 v' q7 r# P9 V2 {

; f9 [* s, d, R: x: x( z3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
1 l4 |6 R  p0 v5 B
' m% ~7 C' Z: t( [5 X; v$ E6 x2 e& N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。

4.1、输入特性：
# k9 X8 X. c2 i# ]! o. E! L
: Y4 {. Z6 e1 S0 D0 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。


表1 待机功耗

& I6 v7 L2 G' f* @8 Y4 o. H7 C表2 输出100%负载下的输入特性
2 P  }- q9 m) `( w* G0 P

) W9 W% C$ b5 c$ D" U表3 效率测试（PCB 端）

7 B3 ?* E2 }0 W& [' W表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
  F9 M' E( v* S0 v& D

) n* e5 r' F% R: o6 R" G表5 能效等级评估（PCB 端）
: P9 p2 _! R. m8 u4 n  r

3 _2 k* A+ m9 N% o8 s' @! z4.2、输出特性：
5 S. c1 Q1 r; i5 \
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：
6 a( T' z) e( P$ i
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/ r9 {' L
8 ~0 Z# o. o3 F; j1 {8 o9 G! J

3 o+ A1 p4 q( G9 q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

# ]" v( h- |. V; n# z4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

$ F1 y0 ]0 P  h3 H4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

; e: l! q" w$ c& [功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

! D. i# T2 Y- ~
2 z$ n" N/ \( Z2 [4.4、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。
6 z8 G/ |0 H, H

- I7 H6 K$ {- g. p6 E; e( x

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

$ ~1 R. J5 u& ~; [8 m7 K4.5、动态测试：

) g  x8 L- o. y$ j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。
( O. z4 I2 l4 w& d

8 |2 U4 W: t$ k4 @3 Q& o( }4 W+ N; t1 g

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

3 b! D, p9 [* W/ [3 U& L

AC264V 10ms

5 x6 l) g& i/ v; ?5 [* n4.6、系统延时时间测试：

- H, D# u  r( e+ }. Q2 D

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

& a% s( q- j- s0 ?4 \4 N

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

; [( V5 `  k5 t2 n3 L) J( B

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

/ R( h7 b/ U- F; y$ U2 T9 N

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

( y6 Z7 b" l: j$ l4.7、其它重要波形测试：
7 W! s" m% |# b. ~8 X
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

$ T- f! K% s+ X+ g3 Y3 V

AC90/60Hz，100% load

" R, [: P' g% C; c

AC115/60Hz，100% load

: B. w  X; {: p& o2 ?  @

AC230/50Hz，100% Load

" t- H2 s( ~% `1 J

AC264/50Hz，100% load

7 s0 `0 s$ i& J, \

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

2 m  f* \* S: U( L3 w$ m5 s$ i

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
0 [& |; {. \2 T5 U( \7 G( g
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）

* i1 C- h/ _' `) C

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

; m- c7 a; d2 z

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

$ |! o5 B; g  [- R' W9 c

AC115V/50Hz 辐射测试

5 W, x2 j% P4 Z% Z' b3 c5 B3 o

AC230V/50Hz 辐射测试