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

) R4 j! @6 {5 ]5 t1 z0 A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。

5 T2 [8 P0 K- s" U5 e1、样机介绍
) h! o3 d8 n" X5 c3 `* d/ Y
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。

9 Z$ E8 |( C3 ~- T, p+ a6 i( w

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
  {* M; P6 {' g: O) k
; H$ e, g& \/ @. z- ^  v! T; p+ FCR5269SSG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。

5 R+ z# I5 _$ x. b8 ^) X, D; |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。

- w, V* e; r+ I9 G+ kCR5269SSG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。
/ a/ j& [! d1 p7 ?
+ W9 x' D! K( _0 c4 _6 S' M( O芯片特性：
2 I5 x, }" J7 w( U● 全电压范围待机低于75mW
6 }( Q+ o9 V" W# F2 B. _● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
5 U; M' Z- g# g3 P' w& `● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
, k2 a" `8 _  P● 电流模式控制
1 ^& I+ ^  V; G$ K0 V/ G. q; `● 内置斜坡补偿
) S# Q3 c+ S9 j+ Q● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
) ?6 ]( a1 `  Q% s7 k● 过载保护
● 逐周期过流保护
" g" T. O+ y8 a+ g* {! ]( Q● 过温保护
: F  x4 Y' N2 r: d* d: c' Q● 输出整流二极管短路保护
+ Y9 g0 \7 e6 J) i) q! V● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装
! l1 j+ V; K4 L5 B! d; i
! p5 \2 T' V2 U8 w& [) L8 P基本应用
- C9 R1 v* X7 A  q% V5 X4 f● 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
) I9 B: t$ z- p● 机顶盒电源
" c5 L0 q, }& M, x# m● 掌上电脑电源

" }/ h, e+ e$ y. i) W7 k9 s引脚分布
0 I( n4 r- d1 w1 Y+ O8 N/ [9 x

引脚描述
3 F" x  O9 r% V$ @( h# ~* \$ ^

典型应用
5 j+ I. v2 G0 f

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。

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。
7 G* U0 p' |+ A9 x
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。
8 _) s! M+ F% L& J3 `% `: \
9 W# {" C) h2 R/ h# Z7 {2、样机特性
. {) J/ s; x8 ~( P" j
6 C% {  P( M+ G: N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。

1 J; @$ y6 P7 |" i9 ?0 v2.1、输入特性：
4 t* Q. ]6 L) v0 M' O* h

2.2、输出特性(PCB 端)：

8 d6 O+ U" W$ ~7 B# T1 V" h2.3、整机参数：
& C  y% u& e  k- N+ q

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
5 ?, _" A! f9 S7 A& `  S( C: _

3、样机结构信息
! y5 t: ]) k  i# S( S% }4 z
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。
- |# P5 N4 Y( q+ ]8 E0 o; N
* [2 j( ]$ K2 D: O" T3.1、电路原理图及BOM：
5 a% s3 ~4 w( W3 {/ L, ]% y
3.1.1、原理图：
; ?0 e3 l0 g  U) B: O/ E$ [

/ i( {" Q; Y3 a4 y6 f" U1 a6 ^3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

$ o1 M: K. G. M% s

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

8 d" _$ J/ m/ |7 L" [3.2、变压器绕制工艺：
1 y' b9 b( b$ O  Y9 ^) [
3.2.1、电路示意图：
, Z9 J. U4 O& n/ L0 w* |7 J# w6 z

3.2.2、规格参数：
; J1 y4 a/ N0 f* E/ \1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
+ Y. w  Z7 _& \2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! ~( I+ @( v( J# R: v7 B' |, G3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
: [! `  i! r* {4 _; ~3 e* i4）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；
/ G$ r" `! p+ r6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
' f3 y" h& \9 Q8 b7）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 c. N! Z* M0 s3 w4 Y) @3.2.3、变压器参数:
9 N; S$ G! \  Y8 b" ^7 M* L

3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
0 `+ d6 _, P& {, d+ m1 m& a
: W7 r6 x! E7 P  O& d9 v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。
& W, y1 q% |5 H; v
; F/ j2 s) }$ Y. k3 q4.1、输入特性：

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。


: R- V( q3 s( r2 S表1 待机功耗

6 ?4 i2 z0 n# U/ q) W" S表2 输出100%负载下的输入特性
* Q& W0 W/ c: w" e

$ u, j' H) }# k3 I# X表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

& v7 b: H$ v, @4 t表5 能效等级评估（PCB 端）
# D2 k% r; n1 G3 `3 j; x

4.2、输出特性：
1 r7 N" s+ n6 @7 c  [$ X. X$ W
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：
' k* @1 ?/ h  R  ?
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。

; L( M- s: ?1 s

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

  S2 _; `& V% y* R- o4.3 保护功能：

9 ^; N% l9 j5 ?" `3 c1 _( Q以下涉及过流保护、短路保护的测试。
0 i. I* V3 j9 m' a! ]5 U( F& @' ~
1 H" F( s) B  B0 c$ r4 u+ D4 n4.3.1、过流保护：
0 d+ L7 J9 Z; O8 H8 Q

, S8 T: y" h! e# v, i5 A6 V' n4.3.2、短路保护：
) b$ u& \/ h6 T- Z5 [( {
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
) G" L8 [, N- r$ N5 [- x, x: a

# ~- o8 E6 j/ d4.4、系统温升测试
8 z* f( L. P% `# B) N! L4 v0 s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。
/ C3 R; b1 F" B2 |# z

+ n, f& ?/ W3 ^; R1 F

测试样机及配套外壳

% [9 a/ J4 j4 g温升测试：单位℃

! |7 Y! J+ w  G/ H& ^& }4.5、动态测试：

5 P5 l/ J" l1 L! v7 Y6 ]/ Z) X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。
3 M( Z% ?& H1 G( t6 I1 O; b  k

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

+ M, q6 @+ c' A$ [& R5 ]

AC264V 10ms

: w% Q" h( p+ a4.6、系统延时时间测试：
/ V3 ?% S5 c# V7 {" n+ J

( u! i8 D5 Q9 |6 J  C

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

9 x4 F5 o* q* g$ t+ L. |

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

  N- h6 [% M" a' C  E  U4 _

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

& ~9 v& |9 G% Z

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

- i$ b! u8 \2 L

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

1 U9 L* f- T% p2 B4.7、其它重要波形测试：

# E8 G$ A" F2 o/ M( P; f' o3 BDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
/ Q9 X% q. F( @  ^! n) \
! g" ]0 I4 e7 q% Z  f' D+ M$ G" P

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

5 b% y# q  m. @' ~/ J( O3 L

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

" b4 @- x- @' |6 u

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
4 D4 s& T. Y/ O9 h) |* L
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）

8 a5 V1 X9 n( _* d

AC115V/60Hz 传导L 相

& J# K6 R7 R, m- a

AC115V/60Hz 传导N 相

" H! p0 n; A! C( I2 e  S& F( U1 J

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试