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

7 Y' Q3 t3 w' r8 g" R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 N4 {' [* \, c# y, m
1、样机介绍

  [1 D8 ]) _, B& H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 }. V0 F/ Y+ l7 h8 N

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

  P# v0 ~9 ^1 n% `2 OCR5269SSG产品概述
# y9 G& J" {. E0 t2 g
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。

; C( `6 W% @, S8 \; q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。
/ E: C8 [  k- }/ {+ l4 o9 l
芯片特性：
% a$ h( m8 x5 U, i& Y+ V6 _# a● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
2 t2 ]1 ?, B% p6 V6 Z8 g● PSM模式降低待机功耗
' P9 a/ f' G7 P4 u● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
' w5 l( `0 {% H/ s% I/ i● 典型65kHz开关频率
6 o7 [0 G( ]4 q9 N● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
; ~1 T  ?7 |0 d2 `# J% {● 内置前沿消隐
. Z: D& U% p. E- L; ]& p% V● 启动电流和工作电流低
+ N" Z5 B/ a& Q7 Z7 s9 t$ F● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
& j- s  S& X& b  ]0 I  B0 X' q% Z● 输出整流二极管短路保护
& Q/ G. L8 V3 [. X. q# P3 f● 四引脚散热
/ B0 a3 t1 ]" O( g+ c, j● SOP-8L绿色封装
* t6 l, |6 Z" ~$ S* V3 J
基本应用
: G; v6 s; J' s9 {/ E6 N● 电源适配器
" v" _! J, _: @0 J6 p- u9 g● 开放式电源
! u! b5 v1 X) b7 n5 |● 数码相机和摄像机电源
; F# O: F. Z) F  @& G% F● 电脑和服务器辅助电源
1 E: g5 G4 d3 r# J4 }● 机顶盒电源
; L4 n) B* C- b0 T2 Y) V+ H● 掌上电脑电源
7 j  p; p6 Q% [; e# F/ j
3 v6 a  W5 q  q& t7 O3 A) e+ o" m' m; z4 }引脚分布
$ A: m  K! h/ C) _5 X3 ~/ P

  N8 ~0 b  \* C7 `) w' [引脚描述

+ f* Z7 q3 ]- }' Z) _典型应用
% }. I% F2 m( Z( y

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。
& H: ?9 b# K' @+ K1 M
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。
. }/ V* i" K4 W/ y* o( W
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。
/ _$ W- d; Z3 j$ c7 r" ^) f" u8 K
2、样机特性
1 O; {% j# t3 {: F4 v) |3 }
0 \- @( k& ~) a/ U/ u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。
, O, Y1 M; d/ e3 p! W1 m- D; x
3 A6 d& ~0 |/ f3 y& [- W2.1、输入特性：
2 F$ ~) s" V$ x+ Q! v

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
$ [1 h8 E7 O; r# Z% f1 V- C; G

2.4、保护功能测试：
! M" B. N9 k/ Z

$ k5 V5 a  Q% X, R+ D: m4 Z+ \2.5、工作环境：

2 I9 V: I" c7 H: Q% u: U2.6、测试仪器：
$ i0 [& p( _7 T5 H, B

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。
& ?% x$ e) o7 Q: O$ Y2 M2 ~
3.1、电路原理图及BOM：
/ `2 j8 b$ r9 a* L4 q5 y" M* J- g
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
8 D: A& l( `3 o1 o$ A  X' H

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

& p, }/ L/ ]$ d4 [7 n5 Q- M. g3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：

1 D4 D5 e8 V2 I7 C& A7 R( O  P6 x3.2.2、规格参数：
$ Y0 d; \  s; H" j; L1 o2 h1）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
7 A+ G& G, q7 N: j4 E5）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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
7 d: T/ M- i6 z8 Z9 P
& S2 P9 o" H; m5 o3.2.3、变压器参数:
- a) Z3 |6 m+ }4 A7 d

5 t& x* r1 o& w. F/ x2 \1 w1 a% w3.2.4 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。

7 u! e  D4 w) V( n3 |  ^+ C# h4.1、输入特性：

' d  X! @! y$ e; l6 P$ e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。

& G' r) q+ }3 r# e9 w! y
/ r  i# C% k# a1 M: t8 T& P) g表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
& B$ D. J% L! h6 b$ |- |: J8 K

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
# U6 R7 s$ k( N) G

% a, k) x( G$ M2 R* p表5 能效等级评估（PCB 端）
# |) ?5 b, d6 j0 q/ w6 _( }

4.2、输出特性：
: f" l/ n7 I/ l7 d& K
6 p8 M+ q4 `. V; G. n7 I4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
# I) U2 S0 C0 i$ x' @9 e
( T4 K  Z1 x" Z" c. z; t

  d; z1 z: O/ e& q; \$ d  S4.2.2、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。

6 o) @: N1 _# K- G6 d. Q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

" S+ p0 a* q2 A2 P0 E( U

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

) u* a' |# Q- x

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。
$ v5 ?) @' Z$ w7 ?" {6 m8 R
4.3.1、过流保护：
: R2 I$ x" R+ v' G8 Q

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4 F; C* z4 z' L! P- p% {
4.4、系统温升测试
1 h3 @' \$ x0 A/ G3 Q& o# y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。

9 Y1 _! d# o3 [+ z+ X+ x

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
9 I* e, w8 |7 C+ V9 S4 j

4.5、动态测试：
& F, B' d- Y  F! o2 i7 Z
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。

7 G8 z/ ]3 _# k" K& _. D" i9 u, \

AC90V 5ms

* I% @; G! f! K2 W) v' h0 A

AC90V 10ms

6 z# ]$ }; b1 ^! `

AC264V 5ms

AC264V 10ms

5 U) \5 `5 Y0 ^5 b9 j3 {' @! F4.6、系统延时时间测试：
' W: }2 q0 r, m! \6 ~' f2 ~- E

$ P; e; v/ E8 ]

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

7 ~( C4 D1 h2 M9 V

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
5 I5 H8 A5 R% R( x
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

; J1 V7 K& h1 @7 a5 t1 Z

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

7 @  s- `& ^" C. B8 b

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）

9 e, V0 f- e: Q

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

0 i/ f4 O( r& p5 o* `: m2 j

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试