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

- M, J8 ]) _" {6 i/ r+ c1 B& Y. w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。

1、样机介绍
! I' M8 k/ `6 N- j4 X
3 T6 P% F3 K2 P( m0 c0 X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。
: k- Q- e- s' o/ M! j" J# c' C

# n" y, R# Z% G* H) u. y+ c. h$ {1 q, a

) i. j6 @& M+ Q! o9 Z( |6 m) j/ C

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG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。

4 ]3 c) R: i. K% G- 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。
3 g) Z: `7 |5 u$ m) m
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。
% E  j- ^: K9 F$ C( R! U
% ]5 \5 J( h6 ]5 `/ M9 _, r& i芯片特性：
3 L0 C& ^3 c2 y9 m* ?● 全电压范围待机低于75mW
; t. u, L* d7 H3 N9 s- S3 N● 满足能效六级标准
) [9 m. E+ F4 X, E- n● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
5 L$ ~' u) K4 k3 H● 良好的EMI特性
3 r" s) {! \' `' ~8 n● 零噪声工作
" f2 c# T: y5 w' v& ]2 l● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
8 r$ ^0 r$ {+ q. y: a● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
0 Q9 N% {' o, D! T4 {● 过载保护
● 逐周期过流保护
* Y" Z  F0 Q2 P) N1 ~● 过温保护
8 F( Y# |7 C. y" j/ `1 m8 L! @  h● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

1 o. U3 y, z& {+ [) s7 i基本应用
● 电源适配器
: h( E# V, |0 S( S3 u● 开放式电源
( X7 S; G! B1 p) c, _0 e● 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
& r4 u" n) V( E9 g● 掌上电脑电源

" s* z  D9 P, T# I* T6 x引脚分布
- y' }$ G" Y' t% @' X

8 N* G/ s- P* B* U+ ?; L. ^6 J引脚描述
1 `) g% J/ J. F4 \) `" a

典型应用

4 q2 A. F8 _- A9 C1 |% R2 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。

3 p2 d# c- s$ z% y9 K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。

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。
1 L0 W  `: E! E, O5 m' E' I
1 [9 F, S) ~( F, u2 K3 @/ \2、样机特性
; R& X4 W" H# D% d+ v/ p* H" k. t
3 A$ W- L" k% F: p0 n6 g0 @7 `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。
4 c! p" w9 c1 D2 I* _
2.1、输入特性：
+ ]  i1 ~  |7 A$ ~/ T, _

: J( |1 `/ I- p+ S7 I0 X" o! e$ Q5 B4 a7 t2.2、输出特性(PCB 端)：
' L1 c% N2 h) I" @' J5 e. D7 q7 Y

8 G* d: J% K( j. d# d0 u2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
/ i: G. g4 Y! g

+ Q7 [/ c$ u! c2.5、工作环境：

6 u8 Q5 ~7 y0 C6 a9 M2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
) p7 k, y0 s7 m6 S3 @
  P4 D, o% N6 h  C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。

6 q* m% E% _* F) `- X3 ?# ]& Q! }3.1、电路原理图及BOM：

; Q& O5 H/ g5 @. U: Q! S3.1.1、原理图：
( }; Z" Z: y$ Q1 o' r

3.1.2、元器件清单：
- v: K7 x( ^! D

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

* N* P* P2 |2 W- M' w6 ]% D

PCB 底层布局&布线

1 I0 M& j4 ]2 o: ]; [3.2、变压器绕制工艺：
: c4 s+ j, \( \3 f+ y# `6 n. u0 g
1 c- B: B) n' Q" L, P: s2 Y3.2.1、电路示意图：
( N: J5 p- t" u. n/ d" q* C

3.2.2、规格参数：
" a# D8 J" Y0 U1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
/ s9 y/ W5 G8 |, ?" s! n2 I2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
& S) E& Y6 I+ u8 l( d! ^9 a4）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；
1 p: @% K" v* {* W3 a2 W7 N6）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）)；
5 ^4 v  K% h) R  U5 q1 e8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
( h% V$ `0 P; f& F5 K% [# U: S1 X( v1 l9）成品要求:浸凡立水；

- J' E; U0 r# b; G$ O3 J9 V. j3.2.3、变压器参数:

3.2.4 变压器结构图：
% ]% i/ ], x* d! `+ h* ]

+ D2 d! {, v2 c2 P% K% b4、性能测评

$ n% M, h, h. x3 ?0 k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。

2 }; H8 s! W3 k9 K' ]) Z4.1、输入特性：

& L+ ]) }5 W& Z4 H+ [5 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。
: g( V  g$ I( R3 O
4 g9 h# V2 D9 A9 Z( E
表1 待机功耗
7 x# a# K+ M% ~1 y3 R8 A: N

5 x1 V0 n8 {# a* j* {5 p表2 输出100%负载下的输入特性
6 q8 a2 ]! b: u3 t$ H

表3 效率测试（PCB 端）

6 P7 v" o5 e' c4 V0 J表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
/ T% x" N5 ~& g

0 A" f7 d# v3 s3 X0 }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）

+ Y0 A' B( u# R6 G5 `$ d4.2.2、输出电压纹波：

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。
( Q0 d, `% N( i
- U, L, p% z' i* E

) h* S9 ^6 H9 r! |! h1 S- L

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

# t0 E" s) C) E. F/ K

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

8 f5 j( n4 n# O4 X+ S$ Q8 F

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

4.3 保护功能：
2 r5 r' s# U; P5 g" Z" |" e- }
  T) h* T" @  @) E以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- [4 e7 u& f  y" ]; }4 d, ]5 q6 l% |
6 z) T, M  X) h4.3.1、过流保护：

) ]" O4 X8 @$ o9 d4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
+ P3 o0 P2 u, Z) Z, k0 j+ n

: g% p9 Y4 J4 S. t4.4、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。

( C& B0 {6 H4 q7 H& F

测试样机及配套外壳

. h7 l0 n# D/ J温升测试：单位℃

- J+ q' I, J" s4.5、动态测试：
+ N# d4 u3 e: S  G  L7 D
' m3 s/ U) O+ c9 l/ I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。

  R) `( w3 l; y! }, t

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

; u( j7 I# t1 h' s  k

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

7 F4 L/ n" [( r/ `8 i! ~* c4 ]

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

6 k, }8 D& _5 u, @! v6 H1 }. F4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
' O, ?4 J6 F% h/ J0 I5 {- }. }) p

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

1 ?0 z# {! Z" B( |( n

AC230/50Hz，100% Load

2 d; Q7 W! {$ N

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

4 g+ g+ [" K, n+ E. F+ Y4 G, x1 e; P

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）

" z/ s9 F' S& `5 A( b( S3 V

AC115V/60Hz 传导L 相

) f1 B7 @5 O6 M" X

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

2 \/ ?) t$ L: v* i. F/ e! h5 q# Z% A

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

3 B3 }$ Z" a/ F( e

AC230V/50Hz 辐射测试