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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7 a4 u6 r5 }7 d) w9 `+ |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。
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1、样机介绍
5 ], W/ z5 L. q
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。
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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
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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。
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3 z2 Q; ^: T! ]0 K! T: C  N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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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：
, R0 Y+ F- _( F8 S, i● 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
● 内置软启动
● 良好的EMI特性
2 [$ W+ F7 i' i; H. a● 零噪声工作
* I  J; n9 y6 J$ p* D; M  o0 z' J● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
5 S0 O, G; x: I$ Q; q* `6 t● 内置前沿消隐
$ L; [  D/ A% Q$ x' s& E● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
2 o, m: t0 L  e, j" G● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
$ B* l- ?2 ^9 ?# [# _; c9 h2 c● SOP-8L绿色封装
% m" s  V4 Y% w* j: O7 h( c
% T7 E1 |, w$ ^/ o$ ]3 }# c基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
$ {/ J/ j& G( v● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布
% `* p' p. ~. h% W' c0 S5 \! f

引脚描述
" V9 O& L0 q6 K2 W

+ l) I' Z2 G- D, y4 r2 b典型应用
+ _: Y4 K. K2 t( |8 s' ]

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 A3 Y  s4 w  v* C% a: C# o" d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。

& [+ U' }0 p! L# F, B7 h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。

2、样机特性

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。

3 g" y/ r2 b% h9 n& ~% |2.1、输入特性：

) c& z2 ]  h" n2 r0 L2.2、输出特性(PCB 端)：
! y4 {( y( }/ _5 l

2.3、整机参数：
( J& v4 X. ]' M2 z

; z: o( v" q1 N' B& J2.4、保护功能测试：
+ V4 i; S+ b/ N2 ~" B+ w

2 l4 N6 y9 M2 S; w+ ]2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

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：
( G$ J2 ?7 L, v0 g8 D
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
/ m+ L" s% G/ S9 V

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

' ^$ \0 a1 T! q7 Y8 w3.2、变压器绕制工艺：

) ?) W2 m4 G! ^  c- r  T3 D3 \" A3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
6 z6 E! C; P5 ]) [7 x  [8 P1）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
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 V+ p& a( G0 ^% E6 p5 L! h6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
9 f: F7 O" y# ?4 _" A  d7）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；
7 j( Z3 P9 n! J' X/ T, d4 s9）成品要求:浸凡立水；
8 F5 t6 W0 F( N! F, Q+ D. V
& P% ^8 U9 T3 k0 T3.2.3、变压器参数:
$ ?- A& I' h* f. ]& }4 b

% {8 n* e  |, L5 w- }6 X7 i3.2.4 变压器结构图：
+ j. G5 x2 w" m6 v: Q

4、性能测评
* y6 P9 o$ S' v8 n2 M0 [
) q1 N  Y/ V  }8 _$ e! p) q) r" s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。
% |/ V& v8 y6 T; l  p' u
8 J- ~9 |6 v! g) [; m" R" N4.1、输入特性：
4 F' c6 n7 E$ n# E8 T1 }
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。
/ H* z6 u! r. y% j1 a. }4 p- G
. L! \: S) b* @0 y. ]0 W) A
4 J" F9 w5 E& h: I+ y! c表1 待机功耗
' O4 X5 I6 X2 d  F3 W) K1 H' N

+ ]1 H$ E+ u) {5 g表2 输出100%负载下的输入特性
- `: x; s+ d7 @* o3 D5 h$ @. [: s

表3 效率测试（PCB 端）
9 [9 p0 e: u9 q' c

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
7 d& Y8 f, P& p( t, O5 O6 I

: x8 ^7 c0 b0 e2 J8 m% b表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
: v. P+ |: o* h4 E( y6 y( }3 \; C) o& }
' P6 I8 v4 B  \: \+ c' q3 C1 C

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。
1 n6 `# Q3 s/ @) }( `; B; D7 ]5 `
1 ~% y: x5 Z5 W

+ U. O- o  D* M# V% A0 t9 b' ]

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：
/ e- L3 X5 ]3 h# F7 F
$ |! U3 g9 t& x- r( N4 H以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 d( ?3 T! ^) ~5 H" Q
4.3.1、过流保护：
  n1 Z# \- E3 ~# {, B. t

# Q! {$ H8 d, _" l- p9 L4.3.2、短路保护：
$ \8 @/ o% p! a- J8 W& m8 ^
3 [! N2 P) W7 z% L功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

. T& R8 c/ t( v1 Q3 e
4 H3 y+ V& B9 V  }( i, x2 a2 U4.4、系统温升测试
; \4 O3 ~  Z  w) x3 M6 r: k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。

3 i. N% Y7 }; P

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃
9 R* T- e$ m5 d5 S7 z2 n2 _: N

4.5、动态测试：

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* }+ z2 f- K: i

1 A$ E+ ]5 w- n2 m/ x

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

/ s: L3 P" _" m& j! {  u

AC264V 10ms

& l: J) `; H- z1 I# g" D6 {% r4.6、系统延时时间测试：
! v0 G  y1 r. B/ r/ h( i7 _$ j

, U) g& W4 P$ p- a. o

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

$ F0 e- U0 S5 S) E( o$ d

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

- Z' x$ w4 E  ?* |1 ?: W8 a2 U- t4 R4.7、其它重要波形测试：
0 r6 u  M/ D7 A
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

" H/ w$ S2 B$ Q. t7 p* R1 Q; a6 L/ o' r

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
2 \* Y; g! h/ O5 c" f- |
* K9 b3 b) F; \3 n0 v4 o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

1 u' j8 f9 @% z- t# I( z0 E  V

AC115V/60Hz 传导N 相

' d; u) D8 o6 Z  t( n$ h. |

AC230V/50Hz 传导L 相

' r9 f- G4 q2 A/ a! l& Q/ h- w6 W+ o

AC230V/50Hz 传导N 相

5 S: b+ q8 o$ {- P" S" N* i/ k

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试