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

/ _- f) n& h8 s: V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
0 d" E1 c  |& D( `4 Z! G; K
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。

3 Z9 y0 \% G* j! s( s; Z. R5 q

' K! t. K5 h  k

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

+ ]9 ^, E8 e' \" J% e" a# eCR5269SSG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。
/ p! w/ `6 Z% S
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。
1 g6 X# _2 G6 U0 H! V* E
6 y9 J" a) r1 h" L0 M- p芯片特性：
% `0 t: u( G/ S● 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
8 q# x8 P; j3 r8 |6 {+ p● 内置软启动
9 ~5 H1 x) q6 Y2 l8 s● 良好的EMI特性
. \+ S% ]& D, z! T" O0 `+ M● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
9 Q$ |9 {# [0 f, d● 电流模式控制
$ d. `7 z8 B8 }9 p. Z! w7 h● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
6 t4 Y" |8 |; F● 启动电流和工作电流低
4 m4 Z8 y( r9 i8 R8 j+ m% w; e● VDD端过压保护
3 L. `7 h) e5 t) ]* s% Q& t● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
' k4 Q( u, F. B/ g9 J● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
9 ]6 b7 T: N4 a$ J& I! L2 r
基本应用
) F4 `' g2 M7 G3 m6 t! E7 t* u● 电源适配器
2 @; u  J) i+ l2 Q● 开放式电源
, z( q9 v  P+ j. E2 b+ K● 数码相机和摄像机电源
+ Y6 Y( I) P! e1 H9 z● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
+ ?/ W* e! T' l- p/ X: w● 掌上电脑电源

引脚分布

$ u- }& |* B5 F+ q0 S引脚描述

典型应用
0 d8 R( E7 _: G! E) W+ ^

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。

1 n* o% y( U: e; \' w; Z8 o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 U$ Z" r0 ]* H- e4 ~
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。

* X7 U! v# z0 l! R& Z2、样机特性
7 V& w' ^1 d6 i; Q
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：

9 l5 i8 T/ V4 R6 Q% {5 ]! Z2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
+ @- U: {  u/ R* `! S- M$ c

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
7 [" Z' a0 Y/ t

2.6、测试仪器：

: H0 j% |: ?3 x0 r6 A3、样机结构信息

# o% N7 w1 g% _# e0 R) L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。
8 W  O/ R9 a6 d1 v
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
! C0 v- \7 H) ~; t

5 V; S/ ~+ B  _2 M' i: S3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
- r7 W& X# k7 i" S

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
; J" R' [) _' v  b

3.2.2、规格参数：
$ B. H* l7 t# m% Z' v1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
3 G. n" T& [3 S2）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）；
& W# H  @( g0 W  X4 x& v7）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；
9）成品要求:浸凡立水；

4 k( K2 O5 q7 v$ Z$ |; _4 h1 [) h3.2.3、变压器参数:

, e4 j" D6 \7 O2 c3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
9 e/ i6 }) @, O) X6 x
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 E3 p! `# Z- S3 N. z* T5 W+ V4.1、输入特性：
- _, [, j" O+ Z) U/ q( 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。

8 ?8 W: t$ N3 r0 f  v
表1 待机功耗

4 _% I$ O) ]' p! r& }# \: G$ G, |表2 输出100%负载下的输入特性
5 x1 A4 E+ V( j1 q" c

4 p0 X5 B8 b2 `- C, w, |) C7 r0 i1 F表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
2 w& Q" i3 N9 h- I  ]

2 {' I2 M; W2 `6 U( {/ u! D表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

- w$ \8 t2 ~1 U7 ^  ^4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
  \( D' b) [& h

4.2.2、输出电压纹波：

* ?+ i8 F) @0 r' P6 a2 k6 C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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

1 g/ A8 z+ o: N1 B

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

5 f: ?, b& k' p

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

5 D& r' x  A1 p6 l. J, }+ `

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。

4.3.1、过流保护：
% S) {( f) i1 \4 `0 \6 e

4.3.2、短路保护：
" G/ \$ W. |# {, e. F6 W
' ?1 j5 J" h# j  W2 Q功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

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。
1 z; P7 D! `0 f5 {1 O5 B

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
5 ?- n( d0 F& I% j6 L. t; T8 S7 T

' q/ P) d2 ?( G$ l8 h0 H0 f4.5、动态测试：

; G% L6 j% T- R" C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。

4 c9 ^) m1 p  D9 o3 `  V3 K

# S1 ?- ?, \9 m5 [4 @' }

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

. D' R& u2 L% r% ]! h  C' ~% n2 q4.6、系统延时时间测试：
0 e1 x- p* B. n8 |
1 A5 T8 J6 s/ d

( Y8 T  ^, O4 a

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

# |0 o7 O0 p* N( m" z( z3 b

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

# ^/ Y) F4 \# J. k  U" b) x6 E

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

$ O2 T2 Z. Z+ f. t! L

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

. A# R% ]2 Q* A- d4.7、其它重要波形测试：

+ ]5 A$ Z( E1 ~0 k  yDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
  N+ Y( V) S# d! e2 x2 A# d7 v, ^; _0 r/ I
9 H/ |7 f' c4 P* J/ @0 `

AC90/60Hz，100% load

: [8 {$ i! p6 m6 d) L2 z  I1 Q

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

; _/ u: M5 _! [0 m/ \/ H

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
, g! {; f% [( g( o
1 H, ^/ w, H# a, i) J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

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

% y- }) \; N0 v4 J

AC115V/50Hz 辐射测试

5 R1 y4 p& v6 Q/ W1 @2 F4 ]! o

AC230V/50Hz 辐射测试