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

7 g; j- F' [: N5 t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。

9 r3 W  v0 |- }; I7 l- ~0 @1、样机介绍
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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。

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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

7 m( D( R% c6 s7 a3 vCR5269SSG产品概述
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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。
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0 {' U8 w* `5 n# H+ R7 Q+ |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。

  Q1 a5 {; N$ u! Y2 RCR5269SSG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。
! U. y3 Y5 A7 q$ M+ e
$ Z3 [  V5 A- y% Q/ y3 i& _$ V1 d. S芯片特性：
: y: d. ^* v/ G● 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
% X( V8 m9 T6 |) y! {● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
& N6 ?: |& x* ~5 F● 内置斜坡补偿
$ y/ l' R" Y0 n# B● 内置前沿消隐
3 S2 D, M  W! ]● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
( l2 Y/ q7 ?/ w# o" U/ d● 过载保护
1 v; ^+ Y3 y$ P* u( \1 [; }( j● 逐周期过流保护
● 过温保护
4 N9 B$ j* d) u3 u' Z, C● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
1 _* @  _3 C# r, a& z# v% G● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
5 L! y. U! Q. q; x; B: B7 v● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
1 o# c1 T7 n3 d) S6 N
" u2 Z& z$ o) I( s- b. d引脚分布
( Z  w( t1 D, b4 \6 f

引脚描述
1 Q8 W3 P$ e% t+ C9 v7 n- x. m

- `. w; l- S) ~& r/ _  Y典型应用
% @) v% f' n7 A$ z

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。
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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。

6 R" `4 B( E1 l$ \) r4 _5 e, 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。
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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。

2.1、输入特性：
" l5 Q/ x+ v$ i( N

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
' q6 ~' {. ]8 Q" i/ X: ^

9 o' _3 Z7 R' o( x; A2.4、保护功能测试：
  x1 P5 `! b# g" o) H6 @' C

) y: r" I' {- b1 N$ ?2.5、工作环境：

0 q4 ?" J5 k. M5 ^! q0 E: D2.6、测试仪器：

, T6 j) W$ e0 U; Z) t) C7 f3、样机结构信息
5 J3 V' m# _9 p; ^7 D" }4 V/ n2 l8 x
6 j- i% k9 j: a: ?: g. y$ w/ E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：
0 j+ r* `: v& O. b3 Y/ P
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
. x$ }! @6 }( G6 T* Q/ ~3 V

( `6 _% T7 x: r/ V3.1.3、PCB 布局&布线：
1 A3 }9 y) A5 K& f

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

0 T- v# L9 {) @" c; d' o3.2、变压器绕制工艺：
# N" X! B) |5 B* I, w
. A8 e4 b# R# r3.2.1、电路示意图：
/ F) P- T( P4 X: {( k! b6 V7 ~+ x

3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
( z$ Y2 c! ~) j9 U# Z  }; L+ O1 o2）材质：TDK PC40 或同等材质；
1 S; _0 e" \+ z7 _+ c3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
" B5 p$ C4 X+ z. Z& w4）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 \" a3 h8 W) ~, `, L: a6）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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
( |3 H; ?8 t9 D$ W
7 _0 ^! c  S+ p: K& A: A+ b3.2.3、变压器参数:
5 Z8 `( n- O! W; O; i( H0 ?

# S, q  W; p4 \( G3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
! P& I. n% u+ i3 S8 ~
1 a- S$ t( C2 s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。
( C9 `( }, w0 q, |: P% Z0 r7 _1 T7 w
4.1、输入特性：
6 z5 r0 Q5 [7 u1 W
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 Z$ f, w0 Z  E; x' z
. N# I5 f, y0 x/ K" g表1 待机功耗
! l* C( t( ~1 o4 z6 W

, y7 m0 U5 a+ A7 y1 C8 b表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）
  y" z$ Q9 e1 l

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）
/ }( d7 L3 R9 Y+ w! p

4.2、输出特性：

. h# T8 G7 s* b9 x% \0 c# W4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

" R$ [! ?5 W) c4 i4.2.2、输出电压纹波：

6 a  O3 ?( \' n& K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。

8 n! v5 F/ R4 R7 P. L

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

8 a: c/ y' D; ?# J& o

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

2 g) G$ R5 B9 n- o! l! L

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

4.3 保护功能：
! J+ X1 y$ @5 o) F7 K4 r. W
; I* J7 ^: n% U2 C* K以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
# I5 f/ X% Y/ R' ]

$ ]2 j) h% n5 ?0 n9 X& Z  O9 ^# B4.3.2、短路保护：
7 i0 D6 Y2 D& E" _/ @, G, K& @
: O- |6 v# G7 Y+ f; C功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

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。
( e1 h+ t5 N( i2 c1 o0 }

7 A8 ^4 G! P: M! i' Z

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

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。

/ u* n: |" ]: S: M: s; j

4 b" b" ~3 `$ g- x! y/ @3 \

AC90V 5ms

+ c5 W6 J+ ?! T7 d6 L# E

AC90V 10ms

1 e+ ^" r% L* @& b$ z0 s! q

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

1 ~' u# |7 n1 x

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

* u& q6 s, G, Q3 K

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

1 k  s4 l; P! a7 W2 E- a; g6 M

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

6 f& ^3 U* f; r8 a9 V% w9 }

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
7 D: M( Z8 D: _0 L- D; L8 X. K
$ `& z8 a  Y# P" j! R) I" s  SDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

. p! \! v5 U' I, q0 Q! Z3 r5 S

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

/ @& G4 s% r% e- {0 h2 U0 m" H

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 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）
1 Z0 o* C; j$ a! k! Z

AC115V/60Hz 传导L 相

' h; V9 Z9 ]7 e8 E5 L* x$ d

AC115V/60Hz 传导N 相

" L5 ^: P2 _$ T. G0 P8 Q

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试