两颗“芯”，带你参透24W电源适配器方案的奥妙之处

思睿达小妹妹

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' ~; q( O6 n* }! E2 f8 e$ H" e电源适配器又叫外置电源，是小型便携式电子设备及电子电器的供电电压变换设备，常见于手机、液晶显示器和笔记本电脑等小型电子产品上。
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电源适配器广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备、安防、电脑机箱、数码产品和仪器类等领域，并且在这些领域都有着不可忽视的作用。
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7 h1 Y& X! G( g, L8 v今天要给大家介绍的是本公司24W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。以下为方案的具体内容：
% `5 X% y* r- k4 n8 A# T+ m
$ h* b6 h- i" L! _0 j01、样机介绍
, y* ~9 c: A' M
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CR6267SM、CR85V25RSA。

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9 H/ `+ e" B% I) D5 s& r; Z/ Y

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

$ d5 }9 h4 {/ N( _* D8 m7 O2 _, tCR6267SM芯片特性：
, m; h/ w$ [* [5 r/ W3 J
CR6267SM是一款高性能原边检测控制的PWM开关，待机功耗小于75mW。CR6267内部采用了多模式控制的效率均衡技术，用于优化芯片系统待机功耗和提升效率，同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术，保证了芯片在批量生产过程中 CC/CV 输出精度，内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围（90V~264V）内输出恒定的功率。

CR6267SM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），CS引脚悬空保护，输出短路保护，内置前沿消隐电路，输出整流二极管短路保护电路，输出过压保护电路。而且内置所有PIN脚悬空保护功能，使得芯片具有更高的可靠性。
2 `$ n# ?6 B5 U6 a
. H3 D1 T% B3 p, I6 _● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
5 B! V0 S2 d" I5 t. H● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
● 可编程CC/CV模式控制
: V$ y: y% e  P- R% C● 高能效QR控制模式
; n9 ^; T$ `+ G" E● 内置输出线电压补偿功能
● 内置初级电感量偏差补偿功能
● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
9 K4 `, k# k: d2 b4 s● 内置过温度保护功能
" b. l. V8 D+ @, {7 N● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
2 I- n) |3 O# d● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
( x* d& z. g+ w. D, @9 X● 内置输出过压保护功能
. P* Q/ t: P* T  ]● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
7 K$ t  `: Q4 J& m6 l: m1 T● SOP-8L绿色封装
1 E1 B* ^& @3 {; R* H
* [0 I' A2 F$ O: y基本应用
● 小功率电源适配器
* U9 t3 n1 U+ n- S/ ~● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
  f- r& O7 h. j! n$ \7 [
典型应用
2 `1 I" @: ]* W6 O1 O' h6 h

5 V. r! d3 v: }# G引脚分布
4 r; w( s* I8 }# t( r2 c1 J7 ?

引脚描述

CR85V25RSA芯片特性：
9 J1 `4 Q& P" f
  E" X5 I+ w/ D+ n/ b; e● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
3 M0 a9 A; C- o8 T) f, G1 M● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
' i9 z& N: t' t8 M& @$ [● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
5 x4 y; F' G/ ~/ P3 Q; u, D
该样机是一款基于CR6267SM设计，全电压实现12V2A 24W功率输出。AC100V满足启动时间的条件下，实现AC240V样机待机功耗<75mW；典型输入电压时平均效率>86.8%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。
$ g5 G% y6 J  i) l$ i: Q( F8 y0 q  l
1 ?' b  m+ N' F9 l. i- _; t样机尺寸W*L*H：74*37mm*25mm，样机的变压器，采用了EE22加宽加厚磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

CR85V25RSA是一款采用内置85V功率MOSFET，具有CCM&QR&DCM模式下工作的同步整流IC。适用于输出2A电流以内的应用。
0 ~3 k& Q) u3 o- ^
7 O# l$ m0 I1 `  |02、样机特性
& A! t, W& E! X/ e- B
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。

  ~* I/ v7 |0 E2.1、输入特性：

2.2、输出特性：
$ K  a* @9 J% h* l

! T( x5 \- L4 o" V2.3、整机参数：
( |& O! a: [* K: w# g

& i5 t4 V2 L9 t/ [5 z8 F* K1 c2.4、保护功能测试：

' f( ?6 F, m; y2.5、工作环境：

2.6、测试仪器
& e: [, l) W9 L6 h. A; r- }

03、样机结构信息

6 ?: I$ `1 p* U  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PCB版图：

原理图：

PCB版图：

6 W# ?! F" d  |$ k) Y& ~7 X9 u

顶层布局图

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：

8 Q* l$ o. l3 ]4 p* B（1）变压器电性及结构示意图：

* V2 G, W8 T7 {（2）规格参数：

1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
5 `' {3 y5 U# ^+ {, o0 T4 c2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
; H4 x- c/ r4 n+ \7 n; o/ Y3 g( ]4）次级: 三层绝缘线
" }- P+ e  a* K; {/ f% ]5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
$ c3 Y8 H% v# n4 f4 `' U: Z9）成品要求:浸凡立水
6 j5 V) i: \& X2 x3 Z7 A' T
（3）变压器参数:

3.3、元器件清单：
" T4 M2 T4 E! O" R" W, D6 c( n

04、性能测评

8 @$ N; i: H0 P9 n- M% R# l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。
* E3 I. p5 b2 x2 R! E! _5 y
5 A9 N& a5 P+ L/ G$ I4.1 输入特性：
1 H8 X3 k* I- B
4 ~  N, Q+ u1 _; z  x  ^% h) m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。

3 }6 l$ v7 N+ i表1、无负载待机功耗:
% F  u+ y, d% T& }

表2、输出100%载下的输入特性
# ?) a3 t" J# w. M4 Q/ ?6 Z

# ^) C" s- H0 a表3、输出PCB端测试的效率特性:

4.2、输出特性：
; M. B& K; y: E
9 o0 [+ F$ t3 `  }" T注：以下数据均为PCB端测试；
( M* @# G; l) g5 ]3 T5 o: C2 _
$ x5 P2 T% \* U* \) m) Q) A; g% O4.2.1、线性调整率和负载调整率：

/ w! |' o1 ]8 W9 _3 q, R4.2.2、输出电压纹波：

注：纹波及噪音在10cm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。
; I/ ?% v4 }8 {0 l

纹波噪声波形图：
/ y7 B# B7 w, ?4 u7 j/ \* q

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

9 P( R0 N4 a# k

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

* w  c, f; J8 E) M" l

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

& Q0 o: D+ x) h

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

% S* o+ R( ~% [5 Q- R4.3 保护功能：
+ x+ D0 p+ ]# _: d  V# ?, |$ r  e
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：

% h( J3 [1 G  M5 k* T( y  ?

4.3.2 短路保护：
/ \! k, p8 Z- O( L. h) U3 V" U* N
功率计限流电流为 2.5A
. Q; l8 r' ?+ K+ c9 a* C- l

4.4 动态测试：
+ W+ a( p$ P2 S9 m4 f
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5A/uS。
$ k3 \; l6 W# L" a6 s# T

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

: J# f. l; Q6 M$ n; `

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
: v7 E+ c8 z# w
注：AC端、VO输出端波形图。
3 j4 [4 \4 T: t$ `! v& X1 h

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

. a2 V- e# C! W

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

9 S& i/ G# }' v4 d4 m' F* V05、其它重要波形测试
+ m8 K% @% }3 `' y3 F; x
DRAIN端、CS端波形图：
2 Y! J- y& v3 W' {+ x; i# Q

AC90/60Hz，100% Load

& D5 B; Z+ `* D( i% [* J

AC115/60Hz，100% load

4 f/ r7 Q, d) `1 p

AC230/50Hz，100% load

2 F8 Y/ P5 F7 d/ l) O/ D

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

+ N  f/ u, V5 b1 p, g) B06、温度测试

测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
) S/ D" P) k( U
5 O$ ], z3 k5 Y. x9 p测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

/ }; a5 m/ f, h0 Z2 [1 I& E

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

' i9 z; G7 S  l5 ]

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV

3 @1 `6 G2 H" J5 R' m

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容