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
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  k* L8 n: Z. j" b& Q/ I0 t4 [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

! y3 D1 Y2 {: `) T+ m2 t  G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。

# M$ T6 g4 `# d) Z

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

$ d+ [# ]  r$ g$ Q$ A) uCR5269SSG产品概述
) o+ f" ]4 o. R% W' r$ t9 E
+ T: h9 _7 S* B3 u7 J( c6 C) 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。

- d/ _. i- M+ M! N3 S% ?1 y0 J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。

  G' Y0 \/ p, y4 l8 N$ L& XCR5269SSG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。

' W9 P1 n7 N5 K. x* d芯片特性：
: H# `# R+ U* t% W# ?4 s  ]; {. K0 e● 全电压范围待机低于75mW
+ |, w& m' t* t) R# [" r/ N● 满足能效六级标准
# i# v# w: L" c3 r7 p5 _● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
6 |. T; _+ Z& K! s7 _" I* `● 良好的EMI特性
2 I+ t! n6 F. e! a0 m& v. x( K● 零噪声工作
6 ]! T$ [& U$ e: w$ ]$ O● 典型65kHz开关频率
9 l5 C  X6 j0 t2 x4 N1 B5 u" z$ e● 电流模式控制
) e' P) K9 ?6 u6 B2 ^● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
- J& c. D. h; p' j' ^0 e: l1 M8 g5 k● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
( K) g% F/ M- M● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
% q* Q6 U* G9 E# H( x% a2 Y● 四引脚散热
3 ?7 w- u+ l! a( T6 Z● SOP-8L绿色封装

基本应用
. N/ k  o5 W+ _0 `: G9 g● 电源适配器
) D3 l  |6 R" P● 开放式电源
* s' f& X1 \, p/ J: f● 数码相机和摄像机电源
1 O: D7 E9 l" n! A2 o: e+ j● 电脑和服务器辅助电源
" x- X$ P! G* V3 X" ?2 a4 j● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

, |. C' P8 [* \& k# m7 l, Z引脚分布

; o! M( m& t6 t- y引脚描述

典型应用
, s$ n6 P" S. w1 f8 h

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。
+ |* E! Q  x- X6 n* g7 f
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。
1 T3 g! j. v; H7 r% B3 I4 {8 f! T1 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。
+ Z" A2 E# s  }: q0 n$ G4 z4 ?8 a
8 M; i; J. x, c0 z2、样机特性

3 s7 M/ N- l% j! J9 Z% R' V1 E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。
+ f! P, I4 p- a1 m1 T5 R2 D/ n
2.1、输入特性：

( `1 t/ V& F! F$ }2.2、输出特性(PCB 端)：

' n% S1 h" d+ k! U# G: @' N2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
1 t+ D! n7 J; ~0 z. ]3 b( H

. R* T, `2 y- Y2.5、工作环境：
  V3 w8 W, N# M2 r

1 @( k6 }2 {3 C, D1 s# y5 ?9 N, K2.6、测试仪器：

& X& f" Q) U+ E* k; K3、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。
( G9 Y6 J+ g) T
/ \1 Y2 y' n' \% o! T- z( f3.1、电路原理图及BOM：
- c" V. x8 ^. v7 G5 S: D
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

, j6 W. f& W. C7 q6 E5 H3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

' l) ~( v8 Y2 g9 e: B

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
, g1 {+ B& O7 }) O) R
3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
/ k( t- H2 W, m2）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；
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）)；
9 z1 z. p$ L. I+ X+ i8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
8 x  `* [! c) {
5 m% C6 |+ A! B' C9 A" q3.2.3、变压器参数:
. w# o5 G9 E4 g9 f6 e/ X) g

( O9 Q+ e  G8 b& A) Y' }9 S3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
: I( b$ Q7 p  `0 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。
" G" `7 ]( c. o  p
4.1、输入特性：

( Y' \5 J3 m( T* s6 G/ I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。


6 E$ K' |- a1 F/ g" o& {, S表1 待机功耗
. q4 Z. i3 ?$ e% Z

4 G$ |5 n2 s) S9 c7 q! s表2 输出100%负载下的输入特性

* c- b3 b$ P$ Y" W6 z6 ]% S表3 效率测试（PCB 端）
: u$ L  C$ o: I7 h. y' c

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
. Y4 J1 u& m9 V: {

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）
' Z% v4 @3 E1 H9 c! }3 q4 {5 @  H1 d% C
1 c, S$ e5 D1 k1 D

8 e0 R! G* m- i4.2.2、输出电压纹波：
2 R% g7 ?0 B+ _2 C  v" b
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。
/ ?- {# M) B2 Z% U

+ u5 f6 ?$ A; z0 K

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

5 K4 l- A1 F0 v/ X/ e

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

0 U  ~6 ^% m4 [! B0 {/ i2 A, D4.3 保护功能：
9 n6 m, s6 l3 y  G, |% P+ m7 C8 A
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
2 ^) L4 _7 W) e0 z% G, k, X
  j8 O% O5 u3 _& m6 n4.3.1、过流保护：

* W, h( g' ?) j! \4.3.2、短路保护：

7 W, _8 i" e9 F3 w- G6 T- Z功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
1 U, p! D2 j+ L) V+ e

0 u+ t4 c* n, r. j/ p6 k5 s% Q
6 e) C( ?& W' |% n4 z! C4.4、系统温升测试
, Y% a: p4 h3 Y: r9 Q; L, I, U" ^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。

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

8 I2 ^! d) n2 ^  l4.5、动态测试：
: p" T' `1 @9 _$ @8 _5 {, |+ ]
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。
# N) A+ \' i4 y% |. L, j2 I2 v
7 h$ {& i# G% X- }& T1 N- f

( b$ ^1 n( v; c7 `& B

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

$ Q0 g. ^% ^6 _( r

AC264V 10ms

3 {8 O$ c9 m& x- ]( L6 E4.6、系统延时时间测试：
3 s. f6 W" R4 F' ]4 o, W# C# z7 a% g
$ i4 p7 y8 W5 L+ ?# s7 R9 T0 D/ a# f

7 \( S3 D! v/ @* [6 [/ A* G* v. t

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

% B# `4 c0 E+ V9 T' K

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

) ^3 c, K& Y* }2 I

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 Q$ z: l: S9 n) d4 ^, ]* i

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

# L# Y: b& Q! |4.7、其它重要波形测试：
! N# R9 F9 N: ^# C1 n
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
0 P2 y* g/ O( e' T" g! J7 w) S
4 _+ a7 R' M$ `

AC90/60Hz，100% load

* e3 u6 q5 t: k

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

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
1 Z* k# O, o) o8 G9 p4 J8 s4 f
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

  P" o' i  r7 Z- ]  \

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

2 S) U4 k( v' {* C3 ^9 f

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试