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

* k0 k- m' |3 a; V9 e# |概述
0 n3 w+ L9 m3 |( p, m/ C
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 t/ Z7 `& n! `, S1、样机介绍
7 F1 h6 w& Y) \, H5 Y  U  b' x* J
, N7 ?" t& ~3 @) b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。
0 [4 f1 k# i/ U
. V3 r$ Q% |/ ]5 o

- I4 T- P" V% Q0 ~

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

5 c8 @2 \' E/ s% oCR5269SSG产品概述

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。
) \; a2 L; C, @0 b8 a7 k  F+ c
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。

  I/ J1 k% H( ]. o+ J2 DCR5269SSG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。
- h+ F$ B" z+ i  j( @1 S/ ~
$ |5 H/ S* P# U0 x# J9 ]芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
# k& @7 O0 F9 n- J● 满足能效六级标准
- t" q! \6 o: m8 U● PSM模式降低待机功耗
( H7 I. M( j) N4 i# p$ X% e- A; d1 g● 内置软启动
4 d9 p* ~" f) E4 `● 良好的EMI特性
' e" p2 j4 O6 J5 c● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
: E& q/ T# a- [3 ^* X4 X● 电流模式控制
+ T: l  P9 y, `0 T: w: m. |● 内置斜坡补偿
) X9 ^$ }; Z( g& w) t● 内置前沿消隐
/ L! I- G5 x1 e" q● 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
● 过温保护
! F' i" y4 v  b! n8 A  Z● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
/ D: \5 J5 K4 C; _; j8 t4 i8 u● SOP-8L绿色封装
. u. l" v4 M9 t. e3 [
基本应用
9 F/ n2 [1 f* K1 W$ T* W9 Z) W; C● 电源适配器
● 开放式电源
5 h1 J. p  e. R: V( S● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
% w$ V& T$ ~4 X. Z/ R● 机顶盒电源
) x% a! o+ _/ Y% H/ ]● 掌上电脑电源

3 V+ D6 b# F* @" R$ M# {0 I4 E引脚分布
9 m4 d; x* {5 q7 z: n3 G* A

* q$ u4 d; ?( p3 v/ v1 Z$ Q+ [引脚描述
( ]: H3 j. q& B% G1 _' z

典型应用

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。
* N( i5 _" U1 Z0 _$ Z  x8 t3 I$ m
! G9 _- p: k  _4 l' E" P+ s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。

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。
) X" a( |, k9 _1 O5 \- _
2、样机特性
, V8 P' ]3 Z0 T0 {; K/ f/ E' i
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：
4 q1 T  T4 y5 \, z- A' H  t

2.2、输出特性(PCB 端)：
4 Y9 ^7 L7 `8 \4 F

5 H. f" J$ B4 |, s2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
' {8 R$ S  L" T& J

; h- t! o3 @: ?5 z+ q, A' H2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
" V9 V# Q& U4 h8 @) {9 E
  `4 d7 b8 U- G  N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。
6 y1 ?: Y, m! F+ Y+ @9 \, K; u2 O
8 ]  q- m" r5 u6 A9 T2 x, i6 t" l* }3.1、电路原理图及BOM：
" D7 u3 o& X( q; w- Y
3.1.1、原理图：

3 D; B2 q/ F" C  y3 N. C- w3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
1 E; n& P" w9 B+ V! C& Q

PCB 顶层布局&布线

# S( u0 N! D. u5 W

PCB 底层布局&布线

( M/ v2 e/ |/ U3.2、变压器绕制工艺：
+ J* u: D0 C: u7 Y6 Y% c0 a
) O* p# @/ C( p8 l! K3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
1）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；
0 x7 l2 |; h  a+ O4）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）；
; B% x/ Y( M, h' P7）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）)；
4 D+ X  R; I* j1 P) y. i" ]- W. G: s8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
! R; Z7 B( n8 h5 _4 X
$ L7 y- L" H8 v2 a, r& t, O3.2.3、变压器参数:
( z; [* T& K- m& K! _% Y

, G# w  n( b- g$ a3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
- w$ q7 q( @/ E$ z% N+ p8 B
- R6 J5 `5 P4 |% L+ V2 {! 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。

4.1、输入特性：

7 c, N* r, H! V/ _: y! m+ Q* r" @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。

5 g8 {0 E) M2 T) x# u+ ]
表1 待机功耗
: M7 r, O; X, d6 G( q9 y

3 G2 _# e; y: c% n  L表2 输出100%负载下的输入特性
' e4 n9 ^! D  Z

表3 效率测试（PCB 端）
* A2 I, s$ \: @* Q. G2 F

$ K0 h+ Q6 F( b1 y9 [表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
" G2 _" `" L, }1 g5 {( |

表5 能效等级评估（PCB 端）
/ K' E% l) o  ^. p

3 Z2 M" r) w9 Y) ~6 f0 O7 q4.2、输出特性：
6 t  z) W5 U4 g2 |0 I
) _) u! R8 o$ J, T1 |" g% C4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

& b/ u( M: b' @. t" k

4.2.2、输出电压纹波：

1 ?4 Z& w9 e1 _/ E2 O1 b/ k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

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：

( F/ X" n9 M% Y. `2 g: h以下涉及过流保护、短路保护的测试。
; i$ L" y/ V& z; P) W+ L! b9 {2 M3 B7 X
& H" p6 i# D% n, A1 C% D  I4.3.1、过流保护：

* J% s) i0 u2 a: ?4.3.2、短路保护：

( y2 \2 a/ \& U功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

/ D6 X$ N6 H+ a+ m" ^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。
$ U" g" G8 k0 U4 \# |

, [3 i/ H- K- |" l9 a

测试样机及配套外壳

3 ]/ p0 ~, W# Z5 J' \温升测试：单位℃
- R# C. m/ ~" r- M5 v8 d3 e" \$ [

4.5、动态测试：
( Q4 R+ e. c  g0 z- e2 W
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。

AC90V 5ms

AC90V 10ms

* b; p5 m( m- X

AC264V 5ms

AC264V 10ms

2 l4 W8 V& h8 [6 U& N4 G7 r4.6、系统延时时间测试：
0 V9 F* V9 L6 w% W0 B* P
* j$ |. o0 V$ l. D" e, G/ `

+ t) u- j  V6 P8 ^$ W

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

  v/ o" v0 m! y1 G! Y9 }% n9 i; R

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

: p$ @! J  o" Y2 ^. _7 B' a

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

! ~; R4 r8 `' m+ c: p, ~

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
  d2 Y# H' f. _
% B! O. N5 _! i9 K, tDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

% D) Q# Y5 H# X, B4 Y7 O

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

: I7 h% u+ x  y" T) g6 |

AC264/50Hz，100% load

0 Q9 t* _( R6 e0 L

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

% y, I4 p9 u3 Q. t2 X/ [

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

: o  D6 u* Q7 d4 D9 q2 S5、 EMI 评估测试
( G- J' V- G2 T8 ?
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）

; B* A2 c1 V9 b; g4 z1 H0 E

AC115V/60Hz 传导L 相

- d" B5 m& Y% R% i) q. v; p

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

0 K4 J& i0 L; R/ x) |, D

AC230V/50Hz 传导N 相

+ V7 N2 `- I5 @  G

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试