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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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。

+ V5 {3 `' g2 l" [5 L1 a8 n1、样机介绍

) e% M3 v. e! z( A5 r- @, A+ W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。
3 w+ V) l8 s6 A6 Q) J3 \

, W) J1 e0 V; ?/ T4 r- l0 f

2 _' u1 M0 ^" x( w( \

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

/ k* u; o1 N% D! pCR5269SSG产品概述

- H5 r+ \/ r% e# E$ \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。

3 X1 n' r$ m/ n2 M5 y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。
7 {5 t; z1 [" I3 }9 n! a% b' R6 @
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：
# R9 V: F4 |$ r8 C+ ^● 全电压范围待机低于75mW
6 L6 [; o1 E( }0 |; _● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
0 d( l: t# c0 |! I● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
& {$ c" b  U; k! m; O/ f* x/ D! d● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
8 P% M; a/ N0 B5 k& h● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
3 n# V/ ?* L- g  m● 输出整流二极管短路保护
2 g# ?8 J! [9 P● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

4 c' ^9 a, y* r# B& Z7 i基本应用
● 电源适配器
: s- O+ y0 S+ Y: m$ ~" ]. D- l1 O● 开放式电源
4 w- M) H( A( _+ w● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

9 _7 a% {& Q0 a( G' F- A1 D2 w引脚分布
! T  V4 ^2 x3 b$ s

引脚描述
8 x: d& D5 _, w, e7 T

; k( q0 u2 e7 \( w8 _典型应用
  y2 _2 D2 c4 [! g* b' f6 V! d

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。

% f  K. H( H5 m0 q! B* n( O! 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。
" J9 N5 O( n7 N0 K. J' y
2、样机特性
  O8 o: F" A# M" g' |6 k) P3 m
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。

+ V' t8 k. ]2 b' P) k% e3 c2.1、输入特性：
" X) e$ l5 F$ B1 q1 r6 c

1 Z7 C' C  d/ r$ J- X3 H2.2、输出特性(PCB 端)：
& y0 \, m7 h& x! P" A

8 F/ f  c- h7 t9 E* c; h2.3、整机参数：
& {9 T; ?- A# p, i

2.4、保护功能测试：
5 p3 I( w- Q, Q+ D6 x- E) ]

, t8 H* p3 W1 a- f2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
$ M1 V4 j: F" T$ t# v
' Q# M# g; V! o1 S" t; k+ h9 w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：
: ]+ n# Q) Y: @. d8 t
$ N! s6 G2 g7 t! H3.1.1、原理图：

/ A- q- ], W3 D: M) f3.1.2、元器件清单：
( j. ?: b  ^; S

3.1.3、PCB 布局&布线：
* L- [- ]9 o* K& W! j1 U2 B
* p! [0 A1 [0 b2 z8 z& |& u

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

5 [1 U/ _. j# ^! v- U3.2、变压器绕制工艺：
: V$ v: D- ]- N0 Q8 F3 _
1 ^$ n; T8 _' E7 V' q3.2.1、电路示意图：
6 b/ \. c+ l1 _

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；
) Q+ D5 t7 ]( r; u& ^0 }' u3）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；
% Y3 g* W. U- q8 i" I6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
! a/ l! u# G# i1 C: U8 c7）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）)；
# o0 f. F5 E5 \# ^( M- g5 ?8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
" `- |4 ~; x7 A2 U3 N! ]9）成品要求:浸凡立水；
6 v' L) z0 `5 P8 Z
3.2.3、变压器参数:
" g! r+ t# @" Y4 v

3.2.4 变压器结构图：

  K) R- e) P% d4 w4、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 \! n2 B. A/ u4.1、输入特性：

& I! z9 p4 r% g9 B3 x: o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。
* ]9 p; c, r) q; c; C( }
, F9 }+ s5 U- J* i- e
表1 待机功耗
$ ^/ I- |# u- ~$ a7 t

  O! L4 m% B& @表2 输出100%负载下的输入特性

1 B" w! N7 H$ y5 r- Q+ x# \表3 效率测试（PCB 端）
) l5 R; U* [8 s6 K. @( i" }

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

+ C7 f* {6 l/ A& H+ J表5 能效等级评估（PCB 端）

& W- H/ V( D; h! Y( n2 i, r+ Q4.2、输出特性：
4 F3 S- R% N# j" ?5 n, }- E
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

; E1 ^: p  r) @% x7 Y6 I4 [( P( R

( w& q8 J' o  u6 w4 L4.2.2、输出电压纹波：

0 {7 g' r) W. X5 o$ q3 o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。

6 V, W6 u: G" P) F5 |  J& q

& `) p; Q# d) l9 @+ q% k

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

0 S* K+ H3 b6 j7 J# r& x5 e9 g

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

2 }1 C8 H+ \& k" w6 l

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

' l0 @. `# s1 x, u/ R5 r4.3 保护功能：
* `( y0 v1 K% u" l3 i9 ~! w
6 v7 q" u6 B- s- v% ]' E4 x以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ Z; j. N# b* S0 r& J: w1 c
4.3.1、过流保护：
, O7 l4 |6 |$ A; n% B

8 I- r/ a6 _$ m6 _0 ]: U- _, n4.3.2、短路保护：
. J  U! z! P) ]3 Y, ~7 N
  W; ^9 I2 Y1 q) M0 v: Y( j, i( a功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

6 a' f( ?$ V8 H$ y+ n$ H0 J1 H
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 W8 A; @8 Q  V' G9 B% R, P+ R

测试样机及配套外壳

& v; K6 p+ P8 i$ R2 u  {温升测试：单位℃
4 y- v8 F) q) @$ a

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。

& o/ `- I! }  W6 x+ c+ E1 ^

1 x7 u* o- C, z- y' Y

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

! W$ k- k6 W# ?" Z% [3 P4.6、系统延时时间测试：
6 P0 c; w' ?1 s! H( Q8 `
6 P3 p; l* _0 d4 H9 L& q& f7 a; y

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

7 K; V, s' Q, }9 }6 k

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

, c1 c$ e( @6 z( x" i! \5 N

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

. T2 L0 ~" m+ u% [" @( q4 A4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

3 C) J1 U8 f, z  ^* m. z

AC230/50Hz，100% Load

; \, ]. R3 p7 ]1 k& }. |9 x( K  H

AC264/50Hz，100% load

9 A% m* n' c4 A0 B. U4 w

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

7 C4 b# @! c4 j& ^7 D

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

/ k# E* F7 I+ c2 F3 g* m5、 EMI 评估测试
1 B3 v" O& T0 R3 ?1 B! r3 n% h' \
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）
. F  y% R& j0 _# A# @7 F

AC115V/60Hz 传导L 相

+ t! l5 {7 \. ~2 _. v8 [

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

# E" R1 |% v0 G( r6 {+ F# _7 z4 N

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试