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

! h, s; m4 Y/ Z! I: T  l. X, N
, w2 v' z+ P( T: P2 O% X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

) G; W. z# B$ _; j1 t5 t$ h6 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。

& x% B' F1 d8 }1 w/ V

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG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。

# X6 J" M7 {- w3 _! ~" y  L/ `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。
9 D+ C: \6 d2 _3 v' G: N# X
. |8 x8 ^- i, _7 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。
9 |& S! h! v, `! ], V+ X
! T  ]9 X+ _6 K芯片特性：
● 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
" W. [) c7 U  y% y; ^, t● 零噪声工作
7 L+ {* m9 h) N' z3 g: s" c- f5 F+ M● 典型65kHz开关频率
# u% w( l! Y' c7 k" h7 }● 电流模式控制
/ r& u. y5 `$ Z0 j/ h● 内置斜坡补偿
: [) c  u3 Y% U$ b: D5 F● 内置前沿消隐
9 q! [) f5 ?! S8 h. F# o: V$ _8 ^● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
/ M8 F8 W9 c& u* u- V● 过载保护
: D2 }/ n; m# N% ~" z3 O● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
. ]7 s/ P+ q0 l2 n/ D9 b" r; a( c● 四引脚散热
; ~1 W* A; \* }9 Y* `● SOP-8L绿色封装
' Y3 i8 N6 X1 ^3 p* Z
. D; I8 ^( L: ^: }% z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
. ]9 `: V7 q6 Z3 u/ i( s● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

& Q& t8 N( L4 O1 t4 H引脚分布

# z7 E" @: k5 `, U引脚描述

2 P. p. X" ~6 |5 b) W" }典型应用

5 i/ U# P' a. R2 {" @' a* }8 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。
) |  J: O6 t8 A+ |+ L0 n
: Y& u8 N: G( q2 i! h4 `/ g2 p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。
! B. t' c- H0 P* l& Z, x- w
# b& l$ V) c/ i0 z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。
( T1 ]; n9 `* |# N# ^6 V
: j8 {# A9 P2 d4 C* ^1 g- l2、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。

2.1、输入特性：
3 d$ ]$ ]- Z' H3 ?; M$ |3 ?

2.2、输出特性(PCB 端)：

: I- D& z  F+ z2.3、整机参数：
) g* E. j. o8 O* Z: `

# y* n) G% g" D% c' A9 b/ \9 L2.4、保护功能测试：

# @/ g" c' z6 j( @3 v( ?2.5、工作环境：
- N* W. S# p) g5 M

$ k0 q3 c1 j/ w4 M5 C+ O: d2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
! I7 @; y; b2 n/ Q7 S
, l1 ~( U+ s0 ?. x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：

6 t# L' }" i$ o3.1.1、原理图：
, y7 K/ `9 x; \4 _" N5 V

3.1.2、元器件清单：
- u0 i% Q2 s& H$ P  j/ h2 j5 c; q  |

3 i1 ^5 C. v$ L- U! Z4 x' i+ N- z3.1.3、PCB 布局&布线：
; {/ Z5 L+ U( A& C" Z; ~1 J" f' g9 j- e
- f# S5 ~" w1 l

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
& g" R8 K: a/ e& z: g) y
3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
) e: Y- V1 c& X4 x3 |' K( `1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
0 j% u* ?. _8 `( B2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
& E; C& \/ h3 j0 U4 d* [3 v4 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；
8 v0 m2 J6 c7 b- [% }( b5 S1 H$ g4 ^, T) b1 M6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
6 I: Q8 F. j( h  ?. [. A0 d9 G7）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；
$ L' \5 b+ s/ r9 F$ ?1 V9）成品要求:浸凡立水；
; S6 A" O2 g- ?" D
3.2.3、变压器参数:
; ]+ h% }, W# V( j& j( N

8 l& `$ z( ]3 E  a+ K3.2.4 变压器结构图：
! I( `5 ?' Q7 e

4 L2 Z1 {0 }, t. j8 ]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。

4.1、输入特性：
- Z) X7 f' Y/ k1 [8 H
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。

! f* d( [" k# [; x! e
表1 待机功耗
0 a' x. C  T) Z: L9 a; P1 u/ J2 _

表2 输出100%负载下的输入特性
9 {* v9 Y0 r- z2 D

表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：
; D! v4 t1 a/ l  n2 b. ]6 k% p/ y/ d3 O
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
% k8 \' n! z. k. n
) k, r9 {- v3 L8 u

3 v$ l5 Z7 S$ I7 L0 O4.2.2、输出电压纹波：
9 U; y: H. b2 m' R7 Q
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。
% @/ @( H! U5 Y! M6 U
7 t5 F; p" R' p. j/ ]9 c5 Q

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

& T- U9 m, b4 s, d# I" Q5 p

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：
# ~7 V' l" `9 D, o
: @, L" z' E3 P1 A0 ]& I以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" `* s; I/ A, D. k4 y
9 w. i. G0 k1 y. K4.3.1、过流保护：
1 l* [% N5 C8 H" L" K" Z! E1 X) u

4.3.2、短路保护：
* A% E# f7 u  d! E. O8 _
7 |; ?( V1 J3 v+ E功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
6 a; [# g/ }6 V6 c. G+ o

4.4、系统温升测试
% H0 T6 T# B7 n* b( I3 v! ~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。
" P; Q, g+ }# [8 Y! D

! P; `2 P1 |  y+ R% X% K. X) z

测试样机及配套外壳

6 n, P, r& v* f! q; v温升测试：单位℃

4.5、动态测试：

- v, r- S% N2 ?, |2 S$ H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

0 F0 D3 s6 b; @" T& w7 x3 G

AC90V 10ms

" o7 i  R- M3 \+ ~

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
  [( A( ]1 ]) ^. P, X
$ `, m7 A+ b1 V* f, W/ p3 i

8 i, i0 k, x; |* y% m- @) x% q

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

: A: C( k: H! l

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
7 r2 t! R6 t, [1 [6 p
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
! B9 V8 }3 M, r) g

AC90/60Hz，100% load

$ z) L) N* T; G) K, Q

AC115/60Hz，100% load

% D  H4 I* g0 I; r8 v! g: M

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

9 d0 [3 N, Y# e7 q- }3 {

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

$ Z# H1 s0 _) A' P1 j0 L6 e5 A/ x0 W0 p

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

, K, o! r/ a9 c5、 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）
- i7 o9 ~! X6 t3 S

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

: `8 C4 b; ]( L7 N2 d& u

AC230V/50Hz 传导N 相

3 C+ @! J% r$ I: b( e: b

AC115V/50Hz 辐射测试

- R% r: r4 `( V- v7 Y4 L+ v

AC230V/50Hz 辐射测试