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

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概述
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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。

" |$ d) c, }4 A2 X6 v1、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。
4 u! C& o; }6 v  Q
0 t; o0 [0 ^' B5 Z* b8 k

, r- e. b7 I' A& C% O

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

; x. e7 K  ?) c2 NCR5269SSG产品概述
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6 I: S) ?. G' J+ wCR5269SSG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。
& w; n9 T( l# D  z* C
4 t8 C, \1 r. p, h! E, j' }% 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。
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. z- v0 P  P2 C6 LCR5269SSG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：
+ W1 z- t  d& X. x+ p9 r& v● 全电压范围待机低于75mW
& w- B8 z4 e% ?( t. E; \● 满足能效六级标准
" p! N: s# o- i8 T● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
  u# w5 u( t* f0 r  k! Z/ h4 w4 `● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
! Q4 Z1 l& ~- t# ~● 内置前沿消隐
3 m4 g8 U# ]$ h0 K7 o1 M● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
3 R- U" h2 x' I; X8 t● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
. Z- _, m/ I$ C: [● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
# ]0 g6 W5 ^7 H: t● SOP-8L绿色封装
6 @( K2 A3 q& b  x- E- U
基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
7 F5 c( i3 B0 \8 j, G+ }● 数码相机和摄像机电源
0 T# ?& g8 o5 }: h7 {5 ]; N& z; s9 e  k● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
) L2 l& G7 a( W; X
引脚分布
# g* D8 r* D) }/ d

6 s* N! D; I4 e引脚描述

2 h- F+ L0 G$ H* ]' A典型应用
: Z( @3 E  Y& C' j# o

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。
, g# j0 E" w( L
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。
9 v% \% t0 t/ Q3 n4 [
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。
( m( O; I1 P  x. L
2、样机特性
. ]+ f! Z( x6 S! k
4 @/ ^3 H/ ]8 |+ T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。
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2.1、输入特性：
. b* Y" V( Q- m. d5 p2 C% q3 v

; t5 L/ w" G; ~' o2.2、输出特性(PCB 端)：
  c& x5 x' y6 i; a

2.3、整机参数：
3 P/ g' b$ N# H5 z3 m) r

! Y# a& w' ~/ h3 M  K2.4、保护功能测试：
$ E5 Q+ g1 S2 S: ^" g& u

2.5、工作环境：

* w# n6 O* q8 q  t3 U( m2.6、测试仪器：

7 a' A7 C0 `0 _  h3、样机结构信息
3 T, S( e! I# h; B3 T
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。
" s# Y" Y# G. l  E
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
' A+ {1 c) `' o' S

- y7 j' T0 f! ^- j1 T0 A+ c+ X3.1.2、元器件清单：
: z4 G* y  g7 q

3.1.3、PCB 布局&布线：

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PCB 顶层布局&布线

  _- U3 Q8 k) X6 L8 ]2 I

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

6 H6 v5 S' K! J) C. S# ?3.2.1、电路示意图：

- i  p9 v+ P4 [4 C; Q3.2.2、规格参数：
1 v7 Q2 l7 k3 N, _1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
5 A& {, P& z% U7 M- P2）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
! h& J& c1 e& u5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
) W- N8 w' O7 p; a' x6）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）)；
& b9 `9 c; i1 |8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

$ P7 w" c- k/ G+ ]- d* E8 l, a3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
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" E5 F1 l( n' g2 S; N8 G. ^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。
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2 J7 @1 m% a, F: f) A/ S4.1、输入特性：
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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。


: U( l6 p1 |; h表1 待机功耗

+ T$ X- M4 N2 P) r( d7 t) [1 M% j表2 输出100%负载下的输入特性

) Q- W" ~5 C7 }8 i& I4 y) Y表3 效率测试（PCB 端）

8 E5 u9 t; C2 c- \表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
; o4 E- k0 O6 I( ]/ p

表5 能效等级评估（PCB 端）
1 S  V# H6 x+ {! }/ ^- d' s

9 ?2 }6 {, P, d4.2、输出特性：
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4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
! u: r8 m3 H! 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。
. i! p- G& \. x, T$ e4 t
4 B5 B" ?% x& {+ u" m

1 S1 R( @( y. h3 f2 ~

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

: L& X$ w( z) \* p( V* s

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

! Y8 A! p- `( j, m/ }' u& `$ x

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

3 ^# [/ l5 i5 s+ y) e2 n

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

4.3 保护功能：
) w# k  S% G" V  G8 Y
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
: p) q1 a! X$ Z4 K8 v" u6 N! @( L4 H
4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

: C+ I+ D$ P& G# d功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
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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。
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测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
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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。
# R' f$ _; Z$ s% B& s% O
) {8 [. e: M, D0 a

8 t0 |1 A1 y0 F( m/ I9 s9 Q

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

+ x* m7 x# z$ ^6 X8 E

AC264V 10ms

+ ]/ z# _+ u8 G4 M, f0 j$ C- T4.6、系统延时时间测试：
4 R' g+ k# Q! b3 o, F1 t+ M. d
- M  V6 ?5 E6 T( q: h! |

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

! R% n# z$ f. Q" E3 [: n

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

) N9 v3 n+ \  E" }& |

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

& c0 J2 d2 h' N- O9 [; K

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

* }9 P+ L* I/ b! u9 C5 M  s; `6 B3 z: G

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

& P6 i5 A. ~( `; C, x5 S

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
$ v' D) v) T) _* {& N5 P
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

8 s9 ], `: L5 c

AC115/60Hz，100% load

0 O- w! I, }; q/ r7 Z

AC230/50Hz，100% Load

1 |! B  t4 S& J4 K/ H# z' R3 C

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

: k" s# |$ e$ M6 G- G  c

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
6 j. ~) Y; e, r
& x2 @, E/ X/ l8 ?" P/ 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）
- F( a1 B! c) t, @+ m) `" D

AC115V/60Hz 传导L 相

; p# S) O" q' T7 P1 g1 P

AC115V/60Hz 传导N 相

" S% l1 Z+ q" g. K  |5 @

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

4 h" i& D" O) W1 f3 c; D" i

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试