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

% I! A) a- D" O7 r. f8 |" R2 L
概述
8 @7 U5 B/ |& P6 H
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。

9 ~1 O+ F/ a. M# {  q" h) u1、样机介绍

0 n: f: d0 z8 P" a9 i( R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。

! B: z+ |! t2 V* n8 Z: B! M3 M

( u; w) R& o5 |" W" I! V$ k# C7 Y

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

: A' y( p9 L! kCR5269SSG产品概述
0 R2 e6 Z& i( q
! U; c) H: M) w% M% }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。
3 A6 i' ^; Y1 T/ x9 Q9 a/ g1 x6 `" v+ [- ?
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。
; H1 Q# e+ {5 C. g4 n
: P5 `* @( z) T6 |- k: f# ICR5269SSG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。
" I7 }8 T8 c$ F5 Q" w. V, O. l# J" n
4 F  p0 H  e) @芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
2 E1 w% e. `+ f9 i; y0 B. W● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
. l" I- ~3 i, f  A● 良好的EMI特性
- C  M' x" }4 G5 l2 c6 D● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
2 j, r5 u  T& h- B3 N● 内置前沿消隐
$ v* n8 W4 n7 T/ ]% X● 启动电流和工作电流低
8 {; S3 s$ ^2 \8 T1 U! `* c3 M● VDD端过压保护
● 过载保护
1 g' a6 ]1 k7 \, [' y● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
; W" Q: v7 g: B9 q  ^/ e7 `2 x● 四引脚散热
# h* U3 l" B7 L7 B9 N  I1 C● SOP-8L绿色封装
: h# S/ X2 T- |2 L/ ~
基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
- \1 j: P7 m* y7 v# Z% g● 数码相机和摄像机电源
9 W4 \9 y$ d. a# `2 W● 电脑和服务器辅助电源
. O- e  _; O7 v+ a( G' [* N● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
" k) R. B; J: s
; r0 j) t* L! R  {$ U* P2 D  k' v$ n. a引脚分布
/ F' W3 m+ r( Q

+ t5 y  H# `' q! j; ~引脚描述
% H$ B6 X( n" Q: U2 d' v3 u

典型应用
) O' ~- c- M% I

1 h$ Z2 Y7 `) u. T6 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。

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。
! ?; I) M/ ~7 r" {3 j: Y
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。
% \) f, q* Q7 \5 D
2、样机特性

) ^! A  R( h0 l8 t0 I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：
% @) @4 X1 k9 y2 `7 _) u

: C- D# a- k+ A6 N( h; a3 W7 c2.2、输出特性(PCB 端)：
4 y! {8 L1 t  y; P3 v! {: F

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
7 X4 ?0 e+ ]* ?! g; j, x

2.5、工作环境：

, ?; J! n& X5 R& |. ]0 \2.6、测试仪器：
8 p% ]# p2 W! h2 g7 l+ b; _* g5 l

/ d/ ]/ J" b& G2 X! J- I3、样机结构信息
8 Y+ H+ l) h+ s# @6 Y0 z% u
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：

0 V3 U3 ~* a& }0 n. U# k6 U3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
$ g3 q9 Y* N2 `. R& H$ ?. n7 @) J

3.1.3、PCB 布局&布线：
$ u/ D6 q2 E8 v" n9 g& j. J# w8 t8 Q- X
% v( d) D) A4 O" j3 D5 [

PCB 顶层布局&布线

; O. r0 T& O) w/ q5 H

PCB 底层布局&布线

7 ^- a! z0 n+ Y, J6 k9 ^3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：

+ K- o* R( a8 E( c5 J3.2.2、规格参数：
# ]. H% T2 b1 A1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
) b7 @( o( I+ P% D" u+ l) C" g8 s3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
. _* Y0 c5 T# c* A4）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；
$ x2 c& ?* }" @; }1 J7 B6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
- v& Q/ Q3 X, P$ A/ ~8 w7）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）)；
2 w1 ]* a0 P7 z8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

) V) K; p% n5 R! c3.2.3、变压器参数:
. R1 Q% T$ l# v, F' l: ~* l4 V, D

- ^9 I+ z) ]8 }: X" x3.2.4 变压器结构图：
  ^, T0 Z% U" E4 \! m

4、性能测评

! S8 w( Y1 k) [' w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 l% @$ k4 U6 q' B( H
4.1、输入特性：
/ m  {7 l3 R6 Z% W5 o
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。
+ o3 x9 ~9 K7 a. J1 J
( B8 R9 j: A3 C" @# Y
' x$ y6 W' n+ s+ N3 N表1 待机功耗
* \& g6 Z) V9 q  L

4 g  \3 v9 B4 E; y) s0 {表2 输出100%负载下的输入特性
) I# |7 j7 c. h1 g% N3 u4 d0 O

! r) q9 n6 E) P, b表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
: T! t& e! i8 Y4 Y* j+ q

表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

) q4 O6 S/ ^1 P( C$ n# X- v4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

  a1 [* T+ N7 n' W0 o% Z

4.2.2、输出电压纹波：
. S% \! i8 z* g6 s2 }
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。

6 N' i( p) Z* T8 J9 T( O3 k, c

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

/ \0 p/ e) ^) C

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

7 E7 y3 X( K, ~, L6 s

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

6 a3 J# {5 V5 H6 U9 i4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

* q5 m2 Z. K' o4.3.1、过流保护：
8 o3 a+ _/ p9 `+ E1 x

: N/ S# r* w6 c% d* K4.3.2、短路保护：
/ ~, n, S$ X0 K& c# z# w
5 c6 z8 x$ `9 r6 _1 L% ~功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
, {, i8 ?* L4 S# Y

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。

; Z: |% k5 b2 U( E

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。
' h* k1 S# o' }0 R# ~- L- s

/ b0 [+ u4 b) x; b, k: u- h+ t

AC90V 5ms

, b) w( }  T4 J6 B/ R# M! [0 ]' i7 K) D7 F

AC90V 10ms

  g8 w  r8 P% ~" V: R* i6 O

AC264V 5ms

. P. g- m! ]2 q7 Q

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

$ w; F5 y6 x  {, B  M4 u

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

: l$ I" V/ c: i4 Z, y

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

* U$ j9 V( v/ G. [0 z( S4.7、其它重要波形测试：
9 F3 x" A5 w3 c( }" @9 n% a  @" a
5 W- n; I9 h* w: T1 S+ L# a% rDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
3 X( l7 B* K2 E- ?. N& f
5 u' [: P" a! X4 M4 X9 {

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

8 b* u% x' h* h) b6 j( k8 q

AC264/50Hz，100% load

! Z) m" o+ W3 R  l. R

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

! L+ K, B/ k+ a0 |1 E

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
2 O5 }5 t7 p2 ?" q: q7 T4 r
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

2 f- S, I- o7 @( M0 \& Q

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

6 @' l4 ]! e2 N2 k( G/ @9 [

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

& b" G' e$ Q- J: O. c1 R

AC230V/50Hz 辐射测试