优异性能、避免环路不稳定！电源适配器方案应该是这样的

思睿达小妹妹

在上一篇文章中，我们介绍了基于公司主推的CR6347_5V1.5A充电器解决方案。接下来，我们给大家带来的是本公司24W电源适配器方案，它的控制IC采用了公司主推的CR5259。该方案平均效率>87.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准。就让小编带着大家一起来看看吧！
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01、样机介绍
3 ^8 _( g' z) C- L3 y6 H6 p! T
6 {+ ~" m- y4 D- i# |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24W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR5259。

: y2 b8 s% ]3 l+ W6 _- [

CR5259_12V2A 工程样机示意图

CR5259
) g8 v5 z5 i; }" `: B
) C; }" z- D! V  L; XCR5259是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<75mW的小功率AC/DC电源适配器、充电器电源。CR5259在重载或中等负载时，工作在PWM模式，频率为65kHz。当负载逐渐减小时，振荡器的工作频率逐渐降低，最后稳定在22kHz左右。在空载和轻载时，电路采用间歇模式，有效的降低了待机功耗。

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。CR5259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），CS 引脚悬空保护，GATE 端箝位，前沿消隐等。
. F0 O9 f3 w# ], W
. X$ h& l, T& X- {# q芯片特性
4 L+ D$ n+ M2 C5 b7 e0 M
' L, W$ Z( p2 o5 H$ @& n● CR5259 是采用内置650V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
# ^/ q- }2 r/ T7 R& }8 B● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
+ @" @9 `/ g: N, T, Z7 }● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>87.0%，满足“能源之星V2.0-VI 级能效”
● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；
+ I" d0 }/ T" N* k● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。

基本应用

' A9 q" p* @: K● 电源适配器
0 N- M: }( X+ [& e! Q● 开放式电源
% v2 @% ?" d: m. V. b- S6 r/ a% g● 数码相机和摄像机电源
6 k( e! |/ |+ w# @% l● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
9 t" F7 J" _& s" b7 `. ~● 掌上电脑电源

# v0 Q+ x3 p2 {! [引脚分布

典型功率
3 v7 G" J4 e3 C7 X3 I. {, F& m
2 |' a! |7 Y. H5 H! M  p

1、应用实际最大功率必须保证足够的DRAIN 散热面积，测试条件40℃环境温度。

* H- K/ b) Q6 k# Y引脚描述
5 j% U2 p. Y9 K: }. R3 }0 R

4 \) Q5 y8 k  Z) {
典型应用
9 Z" k6 @/ d# A4 ^0 t  m! e0 c
. Q' V0 J* O6 \- Q) a6 ]

该样机大小73.8mm×36.8mm，AC264V输入待机功耗<75mW，平均效率>87.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI级能效”与欧洲COCT2标准；具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP自动恢复”等多种保护功能；由振荡电路产生的频率抖动，可以改善EMI特性。
$ u9 {- ^% O3 z1 h2 b0 i7 a
( S1 n( ^2 G: O9 s$ V8 |$ p; f% w: j样机的变压器，采用了EE22加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
; |7 `" ?: _/ K  j& e+ {
02、样机特性

# x# s) V  `2 q- {. F# ?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 x1 H' M+ d* t
) r% J% a1 y( x2.1、输入特性：
  e) P$ `8 A( j0 R3 w8 K

6 y2 R0 \4 D% \: U' C" g! s! V; y4 f2.2、输出特性：

2 r7 n# t5 }  L+ I2.3、整机参数：
  t5 J' Y9 V6 _; w! l: f

2.4、保护功能测试：
& [5 L, T; S7 u; d: w

2.5、工作环境：
. z2 P; U5 b' I. e+ F3 l* ?

- f& L+ ^7 g$ G0 R9 _2.6、测试仪器
$ W2 ]& N- U* x/ H

03、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。

3.1、电路原理图及PCB 版图：
* j2 n% Q  ^4 D/ {, E1 i$ D
( C; ^6 W- y, u: l" V+ P（1）原理图：

- [  l7 ]" G) A! u  w( y9 f: ~（2）PCB 版图：

+ @4 C" D: ^8 Q

3.2、变压器绕制工艺：

5 O+ D  J, P0 l, s3 p( ]; W/ C（1）变压器电性及结构示意图：
8 i, g6 k2 g7 b( I4 u2 M: Z

（2）规格参数：
! |( ]- F  O( N" e! z* n8 \/ m
. n4 E% P6 j8 A, m8 r1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 i4 d0 L  z9 r0 N, F* w8 v1 f+ Z' w3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
# j8 t- W% b+ V: ~$ Z; F5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
1 l9 e1 {* X$ m$ ?* F; x7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
2 x( H7 s5 v# I8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
3 K# l6 T! C# L: U" y9 d2 j+ W( E9）成品要求:浸凡立水
+ i. C& ]! _1 E  t
(3)、变压器参数：
) |4 \* L7 T. R* z2 _. \

1 K) u) }& b6 m# g4 D4 z3.3、元器件清单：

& {' o6 h- M& g# X& P# G, B0 p

$ x' t, c" Q6 Y/ }& G- w04、性能测评
; W+ l) p7 Y0 A; |2 _
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。
$ U! n: \' t  {8 X$ Y
( F6 c7 S5 L' [4.1、输入特性：
* ?7 N; o' t; @% e( E9 }* q
本模板经过在不同的输入电压(从90VAC 到264VAC)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。

- D' `3 }( {  B1 T* v) k表1 、无负载待机功耗(无假负载):

表2、输出带24AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:
! y4 w) Y: z2 R& I0 V

5 t2 C4 ^) }7 ?0 z表4、输出板端测试的效率特性:
& ^6 X% K8 A( d

: W" S8 n% C( ~6 Y( D2 g  m. g4.2、输出特性：
7 c7 G/ O& s; s9 ]9 `
5 l4 U2 H; t$ G2 L6 j3 B: u注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；
5 V# g6 n1 G; X4 w& w
4.1.2、线性调整率和负载调整率：

# ]0 e# ]+ t( t) w8 r7 n% M; D/ x表4 线性调整率和负载调整率:

" K% y" ]' Z4 b4.2.2、输出电压纹波：

& L% z4 T/ y0 p2 ]% D注：纹波及噪音在20AWG/1.5M 线端测得，在此线端并联10uF/50V 电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。
! N1 j) A3 v# q
& J9 n$ F. Z( Z+ U- z$ H" H表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：
) Z; u: s) _% y* S& L7 I. ]
5 L( C( e* Q9 y, Q+ N) H- N! Y

Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load

Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load

( M' U+ L8 |" I: p# X& [4 I) s

Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

& o( C/ d* R. O% k$ F

Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load

4.3、保护功能：
/ x- e/ h3 S9 E7 @8 w; k
, V/ M7 \- y' I' O$ Z以下涉及过流保护、短路保护的测试。
5 |6 Z0 {" r8 b/ B
4.3.1、过流保护：
8 _, c  Q# {/ m9 {5 ^

4.3.2、短路保护：功率计限流电流为2.5A

8 w( H. j" Z! m8 p8 d# p  _4.4 动态测试：
- |: U! f$ `/ v8 p! x7 p
注：输出动态负载电流设置为2A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为1A/uS。
- [6 n) F) C/ H5 u# n
' r; |$ h! I5 c3 N4 S+ r- h

* o0 ~8 U: s1 h: \* C- p+ O& e

AC90V @ 5ms

* w' ~! }$ z7 K2 b  p

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

8 s, R; V1 `2 `9 d, A4 `" W* a4.5、系统延时时间测试：
* Q4 E  j% m/ o2 m" u
9 h* x1 p+ g  B, w5 s" D7 ]注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。

! S. c$ H% d; Q: T! o6 {

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

9 ~% u: b! U* U5 g% b

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

& Z! U6 l: I* g0 D2 A

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

. o" s/ n! b% x2 r6 J$ F

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

, n0 k& D3 v, h) e6 d

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

# z8 ^9 u) h6 _, I

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
, E0 r. [' p' {  |0 ~
( Z) `9 M4 Y9 gDRAIN（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

) h1 m$ j; k* x5 A; W* w: p

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 输出二极管Vds

0 y; x; I6 i7 d  c" W

AC264/50Hz，100%load 输出二极管Vds

& }4 J: @; Y; z7 ]0 T) b06、温度测试
9 F6 @0 q. [+ w- C
+ N) Z" p: Y' H! p$ Z测试条件：40℃环境下满载测试。

& w8 I: S0 Y5 e+ k5 ~; ~* M2 Y

$ M  R  s# y* D9 y6 S, K07、EMI 评估测试

1 o4 n1 F5 _) {7 W* K2 g测试条件：
2 j6 Z4 y8 u+ a/ @
* _( k+ t6 ?$ ]' ]7 U输入：230VAC50Hz；输出电流：2A；负载类型：电阻  输出低接大地
限值标准参考：EN55013、EN55022B
7 R$ R) w$ T# u! M6 P4 G' o1 D
; ]8 ~. u/ K7 a

传导L 线测试PK+AV

4 x: q0 n7 K( @1 D$ ]

传导N 线测试PK+AV

7 q, w$ g- P4 S( Z

辐射测试PK+AV

9 @# }+ \. o" j4 `- T$ z输入：110VAC50Hz；输出电流：2A；负载类型：电阻  输出低接大地
限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

0 D2 W! i5 U3 j" d* b" }- \3 s7 A

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV