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

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

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。
5 }, s7 n! J6 L+ y6 G; f
/ x  c" s. z( ^8 n& ~# o5 F7 _

! _& m4 r7 \5 T6 A. {: g$ z

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

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。

1 c) L, U7 [, u2 {  x" M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。

* @; p7 J1 n# Q% ^4 ~5 SCR5269SSG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。
& H, T4 K- x) b! V* X
芯片特性：
8 h- l9 m1 b2 y3 g) ]● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
6 q2 O4 s3 H4 x' q' C0 i● PSM模式降低待机功耗
$ O  H0 ]: f& }  C1 W, [9 l● 内置软启动
: P/ _/ \# H" E( A● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
1 P' b8 c* ^8 Z● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
# z& I* z2 e( B/ v: e0 `● 内置斜坡补偿
' y( Z+ i) I( |7 z8 \● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
: Q+ h4 S$ q4 B8 A% H3 w● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
) d1 B; Q- f4 G. a8 W● 输出整流二极管短路保护
# b( D( B  }, b● 四引脚散热
  [3 V: p4 ~) i0 [/ F● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
7 m/ \2 B$ J+ {$ v+ `● 开放式电源
  \8 _$ _$ h& x. e7 c+ i- i1 d● 数码相机和摄像机电源
8 N; }0 e) c( ]0 j- i3 P! K● 电脑和服务器辅助电源
/ m% n+ f3 s2 Z+ V3 U5 i! [+ [* t● 机顶盒电源
7 D' S2 D- r! p+ F+ j0 R● 掌上电脑电源
& r: [, K( L& u$ Q$ n+ y0 P
引脚分布
+ T# L: P# \: C: X& c

引脚描述
8 ^  F2 B, Z( ]  j' |% ~* S' A. ^

" y$ u' R2 `( }# S0 m7 \' }典型应用

  F* I+ K; U3 u' _( z7 h) z2 [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。

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。

9 i' D5 t! l& l( L2、样机特性
. z& ?4 |4 r, J
* e/ @6 \( l- n  w: S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。
- L5 j8 I. x4 l+ A& U
$ k* _3 K! I9 Y/ i' k2.1、输入特性：
( j3 A+ ^2 i+ U. e0 P

2.2、输出特性(PCB 端)：

# K" M; ^/ [2 B0 }. M2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
3 L. |' W/ d7 z/ X2 _

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

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。
2 ~& @9 q3 F( b4 T% Z" y
+ l* q" o1 h/ z5 C3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

2 B0 ?. Z& D" {3.1.2、元器件清单：
8 h6 _5 q: m5 B" F" N' ^# {$ j

. A( y" x0 S6 g% w, C/ S) O* p' R3.1.3、PCB 布局&布线：

- }3 G2 K: X; ~/ o  a

PCB 顶层布局&布线

5 o% y  F6 w$ `1 Y& A1 u  H/ q

PCB 底层布局&布线

9 Q* g  N" Y$ r8 ]" i5 g0 ~: D3 J3.2、变压器绕制工艺：

* ^2 L9 ~5 K2 v( H! S7 [5 Z3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
* ]7 O7 F/ T( I( w, ~1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
9 ?* [$ |/ o8 ~( o2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& w8 v, H0 w% x: p% Z' ]7 F# M6 _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；
! X3 w6 f, @' p4 D6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
& v# u4 h5 A7 f1 s% e7）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；
6 _9 b+ c" _) O9）成品要求:浸凡立水；
6 }$ A. k+ z) S, G
# S7 Y5 P% @1 c9 m3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
, [( C# L, q( d& x

4、性能测评

! P5 o7 K: p4 [5 ]$ @5 _9 [+ X6 @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。

7 b6 g2 d6 F; E# e5 X. b8 c4.1、输入特性：
( _' B$ e/ G2 y  r9 c# U) P: 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。
2 K1 r' _3 r* F8 `1 g& x
& f) T1 M, S' U, c0 c3 V& O
表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
1 `( k$ D6 J6 A4 V7 D

# X5 V- P* p- ~9 _& I/ [  W表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
8 r/ u2 _6 Y7 O7 \1 j

表5 能效等级评估（PCB 端）
( B, }% _2 r& p5 F& U

4.2、输出特性：
% L6 x6 v( v3 h( C. F4 T1 Z3 V
. c, n. D$ L4 a( Q# S- p4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
" J/ C/ O; Z6 q* L/ V6 e, K8 X0 O
4 G, I2 _3 z) R1 }" t$ K

4.2.2、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。

: j. a) y2 P! y1 K* `$ u% O5 K

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

$ l' k+ n! `2 z5 l1 L" d

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
: Z+ ]# l- P( @
2 r. v4 y; `2 C. M5 z& A6 V4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

9 ?9 [. a  C0 ], M
3 i5 a: H. S9 x0 h9 G6 W4.4、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。

& q% A- T; e& m1 q

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

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。
- H0 E  W. L1 H! h
1 E# F8 a' Q. h# g% G

  Q+ f2 G+ i3 X. v2 m

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

* a) F% R- R. I- l5 U6 l

AC264V 10ms

3 [) {7 }2 {0 _- r# d4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

8 J9 [  }* P) H% |) G4 b4 p

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

+ j6 |% L$ F5 ^; C; }% |6 u! j

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

' h& E% Z2 C( ~/ i9 ]6 C4.7、其它重要波形测试：

. b9 v% J, l& n' z0 u. S5 qDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

! P0 E& ^- J$ \/ X+ a5 O/ z

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

1 D1 _7 d. K) z: g

AC230/50Hz，100% Load

5 U, d/ H/ O; F) u: d

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

- ?/ A/ p5 L' k2 A

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
% C$ ~* C; C: t+ n/ d
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）

  J, E  y4 J+ K/ H6 k* ~. I( W

AC115V/60Hz 传导L 相

0 J" D. C( Q2 [. i* s

AC115V/60Hz 传导N 相

, `3 c5 _, a$ j: `+ A9 k9 Q: k0 D

AC230V/50Hz 传导L 相

2 z# e; E6 E0 m/ @* h+ D

AC230V/50Hz 传导N 相

( ^: B' S; K- A

AC115V/50Hz 辐射测试

1 H* h; j0 f7 S3 K

AC230V/50Hz 辐射测试