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

8 R. O6 h! g3 {0 G1 I: N* ^: p* L3 b概述

) B* o) G% d& M' [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

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。

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

7 P& x; p/ _* A  \; m- n8 {5 vCR5269SSG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。

% q/ j$ t2 w# R4 t9 S  e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。

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。

! y+ S+ x/ `; Z$ V6 q7 Y) h% ?芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
. t2 \! t+ Y  P● PSM模式降低待机功耗
+ @! A% ^/ v& k  I/ w● 内置软启动
● 良好的EMI特性
) t' a# m" X3 R8 B- j● 零噪声工作
' _, ?: S& n" T4 `2 L( R7 r$ N$ Y● 典型65kHz开关频率
4 C0 a/ C" |. z' G- O$ q8 Y2 y● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
( y3 O0 ?. X% Z0 ~  F5 `● 内置前沿消隐
, u" k/ J3 Y  l& V$ `! v. V● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
& a2 ^+ x/ J/ U8 H● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
5 g) K6 a; l# l. g3 f* Q( d, o# r● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
. n& y. G! A- ~, m: y- U● SOP-8L绿色封装
! A" g* c# K" L8 W; q
基本应用
● 电源适配器
/ ~( u$ T% u2 d8 B- \● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
) P3 q, i5 x+ b- T● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
6 y  a# `# T9 _● 掌上电脑电源
( u$ d' j# O  w, ^* P" Z
/ Z2 Q* ~0 s" a8 X+ e引脚分布
$ u3 g. e) [% j- \0 p  [

引脚描述
# D5 f6 W( e# G. u8 @- ^

* V( v5 k1 a" {: O! o0 H典型应用
& {: A7 d: H* S( A; @' p4 l0 G

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。

& W9 V- ]) ]; z" f" B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。
5 c5 O$ c& s& N$ g" `3 [
2.1、输入特性：
4 H; y" l1 v9 x$ b9 S, Z4 }/ D( l

, g, ~; \0 B- E2.2、输出特性(PCB 端)：

4 e5 b6 h% [3 b8 E7 M2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
$ a$ o( E5 B4 t1 l9 R

" ^3 n5 O6 \0 T; O2 ~  V+ i3、样机结构信息
/ i& U! h2 M5 ?4 h- B% ~
. a5 [) r- l5 I2 S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。
. J+ J8 H& T5 C5 \5 ?/ m# L
3.1、电路原理图及BOM：
4 \1 J' k) t; G2 r4 A2 D) w
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

, H7 L# {- p( O1 \- R4 [0 \

PCB 顶层布局&布线

: S4 D( D7 D+ h) R9 d" N& w

PCB 底层布局&布线

9 l% X  L+ d4 F: j! S3.2、变压器绕制工艺：

. ^: v7 o  b0 `( W7 c3.2.1、电路示意图：
2 x4 o+ n/ F9 m( H; s

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；
3 w% z! m5 ?5 j4）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）；
* Y. S, m+ F6 d5 \5 O7）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；
$ I  j7 @6 w  _$ z+ ]0 i4 y3 X" K9）成品要求:浸凡立水；
  G" R% ^5 l" N, k* T! K
3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：

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。

3 x9 `, J3 a" W& {0 r4 o! v4.1、输入特性：
" p. v) [# p9 X5 `. I2 B
! n5 X( O2 }9 n, a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。


表1 待机功耗
, D( N4 {& j4 \

+ w% W! T+ u5 x0 I/ d( g表2 输出100%负载下的输入特性

2 \0 {! W& Q: T6 Q0 _" T. G  l' r表3 效率测试（PCB 端）
  U4 @# K$ \2 L# O

) a4 x, [8 @! k5 S2 q表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
! A) I; m4 g4 T

表5 能效等级评估（PCB 端）
( }5 y- W+ @( K6 E8 j

/ I; I" Z5 a- Q- T4.2、输出特性：
$ L* Y4 l% d! Y. Q2 R- A
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
# g- d; f* D5 C

4.2.2、输出电压纹波：

' j  C& [. S6 j3 T2 u7 w4 \1 A, 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。
! [# g; e, p/ `9 y% m% \

. ^$ E; \: U: S/ B) a2 ]9 R

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

6 C2 i: N( y* i8 o6 X. T

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

& T6 K  Q. Y2 I, L/ F5 q. D

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

/ Z" C2 ?4 s- o/ a4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
& F" Q) l/ Y' K# V, e+ }3 i; B
: I1 I. S9 x5 \* ]' p4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
2 O/ N5 ^" i3 S; W0 u5 P
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
  C( p# v7 ?( `5 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。

3 x6 J1 F. P, _" c3 y# n

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

! ]% l! b/ @5 B4.5、动态测试：
' k: A9 l- y, m
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。
( F' c) v0 I/ Q7 O
9 m; s' K+ {' j

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

3 `' @$ n# W8 z- C- M( M4.6、系统延时时间测试：

9 W$ O% W0 ^  d

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

5 i. q( i* j9 b3 t- e: k

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 P7 o; A" `! e

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

) V$ u9 [: A- d, [; X8 q# _- D( u4.7、其它重要波形测试：
) f( k5 Y* Q7 |& Q0 C
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

- t# I  F/ {; {8 n

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

0 `3 N& P: |0 `/ g% W: p

AC264/50Hz，100% load

/ A9 p( e# T4 _5 c

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5 h& t; b0 v$ a3 F. W! l5、 EMI 评估测试
$ b  S' S0 }' e3 f* I
6 m8 I& S" J8 H2 n  [5 i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）
3 F0 a0 k) b) r2 X( k  `- N" ]1 D

AC115V/60Hz 传导L 相

, O8 U9 ?8 _3 ~) [! L

AC115V/60Hz 传导N 相

0 M4 o8 |/ [3 f0 ^6 Q

AC230V/50Hz 传导L 相

3 P9 U5 x: X: Z! A2 S, `+ `

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

; ~% h6 i" X9 F# m: _- l

AC230V/50Hz 辐射测试