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。

2 \& J9 Q3 ~( i

- g2 |6 m. X, ]3 A+ z

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

! F, E/ Q. e* W: S5 DCR5269SSG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。
2 u" _+ _3 i) x" h3 T. z7 D  ]$ H
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。

CR5269SSG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。

芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
9 p- ^* G; `4 `% H, v( C5 {) D● 满足能效六级标准
3 ]/ t9 }( f' u3 \8 T0 e● PSM模式降低待机功耗
" h. T+ o% _& C' c; q0 y" C● 内置软启动
* |" |( r( ^& G8 W+ o: |- M● 良好的EMI特性
1 h$ t+ r$ O4 _● 零噪声工作
* I' E- L/ @$ C. Q5 x0 v7 s● 典型65kHz开关频率
: Z1 }7 V, w. A, X) x" \* ]● 电流模式控制
9 e" w& w  T1 F. ^● 内置斜坡补偿
/ |0 ?8 k! b' ~● 内置前沿消隐
0 P1 Q- |3 w+ k) L+ K" ~1 Q● 启动电流和工作电流低
8 d- Y* W, P+ k# Q7 A● VDD端过压保护
7 v' g; m+ Y* m● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
) l' U6 L$ u, j& c. w● 输出整流二极管短路保护
1 x8 m; r/ V  Z% T) Y% M2 Z● 四引脚散热
: i5 @5 T9 ^' p  D, W● SOP-8L绿色封装

$ o: }4 O/ K% k+ f" q  L基本应用
4 o7 }# \! m; w; c3 y" |/ g/ Y● 电源适配器
● 开放式电源
5 z, G/ e/ V  o, ]3 z● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
$ D  C# e3 w) Z6 k0 |& l7 @2 a● 机顶盒电源
4 V$ n8 i# l$ U, O$ `● 掌上电脑电源
7 ?  o1 h5 n% M, q, |
: a8 t/ u7 X6 j+ q1 r9 d( ]引脚分布

引脚描述

* K% {* E( V( v% F- M! s典型应用
6 r' K# ~( I* H" H. j# M

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。
, u+ s% k5 ?5 B9 x+ G& w7 ~2 C
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。
" O, V# M- h& f0 V- _3 `/ T
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。
6 U6 o$ a( L, D2 _
, W8 n6 d  |' I! H9 M; _2、样机特性
2 l1 z1 q+ p! P) g9 }
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 a+ Q- V: N  v3 ^% H
5 L& s7 E8 R) I2.1、输入特性：
( M  Y$ Z8 N9 c

5 U$ c4 N2 X! F& E! \7 j5 k0 C6 G2.2、输出特性(PCB 端)：
3 M0 m' y) i/ f# q1 V( T

( e7 i2 s: F' o5 ?$ R2.3、整机参数：

" s% J: ]% q$ _" y) G2.4、保护功能测试：

5 ~# E& ^; k& {8 x2.5、工作环境：
# l$ S( K+ B1 }* y7 p' p- f

: S+ g8 l& T+ W! E# x5 ~  U+ V2.6、测试仪器：

  s# q5 h1 s$ k7 a2 i+ |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。

3.1、电路原理图及BOM：

( A) }* S' X/ L3.1.1、原理图：
" e: u, W8 R* M; |- y$ M

1 {4 {' {  _" N2 c9 v3.1.2、元器件清单：

* O$ o3 L5 z* [7 M3.1.3、PCB 布局&布线：
$ ?4 |9 Q9 j9 K

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

* T/ ]3 T/ k* r) l3.2、变压器绕制工艺：
1 X; i4 v  [/ ^; P. |/ [6 r
  I+ y% N3 q) F3 E2 |- @# L) ^3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
. L2 K1 |: V7 ~# o" T& F5 a1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
7 T; R8 B/ J( v% M" o4 Y2）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
8 ]* y0 O( j6 c5）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）；
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）)；
, |9 Y) Q. T6 K; W2 H( x% H8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
, X$ H6 H4 L  x& m. W% F
( c! u8 Z4 C( B$ S! R. x; w3 @) R3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
/ k6 Z  M$ \$ |3 h

, z8 h+ y! h1 s0 y# K* B4、性能测评

3 A* k' M$ h! A5 A0 r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。
* U* v. b* b; m/ N- M% @" N
4.1、输入特性：
1 n" X( ]3 e6 V) M
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。

. L  d  C- R& W0 u
表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
! G) P% W! n. F7 x7 }" K5 u

; ^; y) g, e; K表3 效率测试（PCB 端）
  v! G: r% z% C  I9 q

. }. V) o% {6 y表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
  Q7 ~' H9 d4 C4 |8 B, k4 ?

表5 能效等级评估（PCB 端）

8 K/ t/ B3 A4 Q3 c1 t4.2、输出特性：

5 u( ?8 T! r5 ]& Y& ~! x4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
" L4 A; ]) g0 h4 V- r
/ X4 M& T/ l9 h( ~: Q. ?+ \' @/ c$ L

4.2.2、输出电压纹波：
/ X; e. |! B9 U* c+ v+ H
! M8 Y: X% ]: @& k' P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。

, _5 }: O# H+ `( v2 P& [* t/ ^0 q5 {( q

/ X# a. p! \' s) |( O3 J1 @+ z: m; `

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

5 n4 A# K) Y2 Q: d, M! @

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

8 M9 J2 _( O* `7 v" K% _3 Z

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( y5 C1 Y4 \% o  d9 y0 W
$ g8 Q! H" e9 B7 Z4 P+ t5 H4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
: m9 H- ]  }+ |, A
1 M1 a7 m6 y- B( O0 x' `2 r' s  S功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

- {9 F4 d/ D& U
4.4、系统温升测试
' O7 C  S. s6 i& 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。
: G. v! p: z" D" |

测试样机及配套外壳

* N- l* d: O/ A( P温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
/ b/ P/ A; }5 X- V/ s  Q
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。

( e  N& i" s; B& f. q; J

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

, w+ d! z5 T0 h9 N5 i2 W0 X4.6、系统延时时间测试：
2 P! v$ ?/ d- Q8 T+ G; x- G4 H
. ^" {2 N8 k8 q- A; U# q# \

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

4 \! U+ B$ ?$ _- ?

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

& e6 T* L$ l3 [  v0 Y

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
) k& [5 w9 O; \/ w. X; R" S% W
  P/ u2 x" |* o7 M" t. h3 jDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

+ H8 |# e, z( ]. l9 n

AC90/60Hz，100% load

% u' A9 k0 s6 O) B% ^, r

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

& {0 ?# _0 O8 f" b9 f+ `9 N0 y* L

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

( I9 }; S% S% k8 [1 [) ~2 k

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

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）

! o8 A7 p  G( r6 `0 }0 F# J& L7 [

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

8 A/ k5 u# s, c0 X  Q# R' |

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

# U# J" O/ L% v7 e; l3 T( J5 j

AC230V/50Hz 辐射测试