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

+ C% l  s2 ^- t, x0 ^  B/ h概述

+ i6 e7 b! D7 n6 Q. e: W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

) n4 g# E: u! {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 v2 ^- F* D5 R2 f  ^5 `& G' m

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

; Z# K# I3 `4 I! n5 p% ECR5269SSG产品概述
/ W4 k$ v  V: L4 N5 D. A' m
5 z5 o( g- |  V: p2 mCR5269SSG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。
% O/ }- V' B5 l9 T# @* s: E
1 P* G" y5 P/ S8 Z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。

# B3 Y. q+ |5 g  n. uCR5269SSG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。
- @$ G, r- R" E" T5 ]) Y- L
芯片特性：
● 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
. t, Q! s$ [$ V2 \# d: K! f● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
1 i) ^* s% O; V; R% x● 内置斜坡补偿
1 X, D; V" q: r+ ~● 内置前沿消隐
. T1 m& z, S. f3 T& V# u: P$ Y● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
* U. G/ q% ]' J● 过温保护
# L! h0 q0 ^, o2 h5 I● 输出整流二极管短路保护
# C( P% G. p+ e● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
" p! x0 ~  [% A, S2 A
5 Y$ D' ]8 y3 J5 U, ?. K基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
* x; I. P% E2 k# _. Y  A● 数码相机和摄像机电源
8 c7 P# p& D( t2 H● 电脑和服务器辅助电源
( ?  ^# ?$ c, Y* V! N# \● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布

引脚描述

典型应用

: ^; o0 X! U7 ]  p7 `( Z9 {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。

1 b" H4 v5 l9 i( \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。
; E/ G2 P" U: g7 C% p0 l( `1 @
2、样机特性
8 t) F+ K) I3 O6 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。
# W. Q7 h8 T  Z& m
2.1、输入特性：
8 {  U; Q- V& \; b& B# S

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
: e: H1 j: e% t

2.4、保护功能测试：
- h9 n8 z' K. |+ m5 I

2.5、工作环境：
- @5 X: p5 w5 C. Y+ y$ j0 f+ J

: a% ^/ S* X$ a9 ~0 _4 r2.6、测试仪器：
, A, G+ d& a: g4 n  C8 b

2 z0 a+ C# o) e/ G3、样机结构信息
- d, g  L+ \& P; ~5 j
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。
. w/ g1 I, m. y  [2 X3 i
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

' A: H) g% t' s% U2 ^5 q* `0 o3.1.2、元器件清单：

8 W7 [: f: d4 \5 V/ @. u* `1 M9 y3.1.3、PCB 布局&布线：

( i! l; q/ Q# }

PCB 顶层布局&布线

. I' I8 b1 I  y/ F6 ~  U9 f3 J

PCB 底层布局&布线

5 y' x5 z6 \3 s9 B  w3.2、变压器绕制工艺：
4 I- p; D0 {8 O" }  N
3.2.1、电路示意图：

+ ~: \8 I8 N8 d, d" i3.2.2、规格参数：
( b) d2 ]8 G. N" f; L4 b0 O1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
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；
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
9 a3 R1 D7 x, y1 a7）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）)；
" j) Y" b6 O9 _( w; d- Q8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
5 `* f) F* G4 _& o
! y  C- ^3 E. e# \* |. L2 ^; r3 I3.2.3、变压器参数:
9 x" a. k5 z9 S# R: ]5 ~- K

0 R* K% L  d; }9 G& A3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评

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。
3 g* `' \3 g0 \# K8 u( M
' M, G$ q: v2 \& l. d4.1、输入特性：

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。
- k& O" G. F1 t7 G* r

表1 待机功耗
+ ?7 B6 x  L. |% t3 I4 T8 l

& W% `( ^! R" A" Z表2 输出100%负载下的输入特性
" U! k% {2 K7 V

1 u; w5 a% I% X表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
4 m# h  }9 r9 B4 m8 O( I+ C

表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
( C3 p8 v9 t6 A5 |( p( |' n  c4 Q

& X& W9 D9 _. a- E* @4 N4.2.2、输出电压纹波：

! K5 M. q% P4 V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。

) E# M: `. R. Y2 E/ \

( O4 K. e- ?0 W6 O& S

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：

# P: B; q5 C* M, h5 t" A) S9 R以下涉及过流保护、短路保护的测试。
, m; @9 ]. P1 N3 V8 w
2 k# W8 v: k& e6 M, }, @7 Q& A4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
* S4 {8 Q5 W  U6 {) ]! F6 W
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
3 t) K5 O1 o- {0 v% [

, y: m6 t- J. y  p4.4、系统温升测试
# V& d( q% \" c! H+ w) p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。

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：

% i' Q' a! _* `- u1 B# a8 P, l% R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。

8 O7 _- x- |) u3 W, G; s: s( S

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

( j; w' r2 z4 B" x. \

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

5 }2 d$ P2 o: x8 ~

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

# a- s# a# S2 G

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

6 f# }1 O3 E! c& l4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

' ^- D& b4 y! R% P$ V5 o' ^$ x

AC90/60Hz，100% load

: V0 ~, t7 O+ V9 Q6 U+ C. U+ f

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
. t; }5 _9 E1 z) J. W
. \3 l0 ~: w; W4 v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）
* `/ K6 @& E' V. ]4 v! \

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

- b6 M2 a6 ?. R! i- k+ V9 S

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试