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

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。

. S6 L1 j, v% F8 u- O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：
7 i  p: ?; G" o2 c) G9 s3 Q9 s$ [* ?
  G4 d7 ]* D+ y01、样机介绍

9 ~* j& b) _' f9 R& N" G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。

4 D. M# U. q/ e) X

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

) A: I- A, J( h% qCR6267SM芯片特性：
7 K1 y" \9 Y- r
4 N; v6 c- c1 E5 F. V  BCR6267SM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。
2 a0 R5 l2 M! c- f
$ |0 l. G& m* M& M5 u+ {' [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。

● 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
" _. q! ^) z) }9 |6 M  \' Z● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
2 k8 p5 v8 U1 t3 c- t, @$ R' _● 可编程CC/CV模式控制
: `+ Y! c  p: W& g● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
1 R- ~, J" N) k6 q7 M1 u) A● 内置初级电感量偏差补偿功能
  n* P3 B$ o5 U7 j2 o+ v) G" J: Y● 内置全电压功率自适应补偿功能
  t5 j5 i+ l7 A7 y0 s● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
1 O% Y( n; v6 w● 内置输出短路保护功能
/ `) N- h, }4 T1 @- }( U7 e● 内置前沿消隐
3 {' y2 E) C% I$ Y● 启动电流和工作电流低
) p. z  _) w/ U' s6 r0 z● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
● 内置输出过压保护功能
! @) g# l0 _6 q● 内置所有PIN脚悬空保护功能
! f( U  a8 h- z" L/ g; k: J● 4个引脚散热
' x# Y" Q  C# u0 _+ j& U3 i● SOP-8L绿色封装
* _4 ?# _  |; n3 s. a
& B+ p* _/ Q7 z* F基本应用
" x3 k2 E& z' {! p8 X● 小功率电源适配器
# A- @, l: A, d# F+ ]; ~* Q● 蜂窝电话充电器
3 y5 }2 {& p; {9 _4 r; J● 数码电源充电器
* [: M1 ?) ~( H2 H' D1 P● 电脑和服务器辅助电源
5 E; c. a# m( j- J; x+ O% _  p● 替代线性调整器和RCC
& Y" b  e* E+ F& ?, ~& K
$ t3 {3 V1 I9 W1 h' b% @) a* b, M典型应用
+ H4 F4 }5 A, \$ A$ q( Q. G

+ `/ K7 r1 Y1 k- j引脚分布

引脚描述
' J9 w. e3 T  K" D6 G% J% [7 p$ G) y

& }4 i7 j- L, h! n, c. |4 bCR85V25RSA芯片特性：

● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
! l" E% _& j$ g5 F/ U) m1 Q● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
# b) n( m8 _0 o5 w: e# v
! G& I6 s7 G  X( M1 o+ 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。
: \- E& A8 J% l1 c. |- Q
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。

: v* r, z% b% l, \& R" X4 VCR85V25RSA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。
* L) @$ F$ L5 y8 A6 l% P
- E: R" L; z/ ^) A4 D* ^  K02、样机特性
$ o5 r4 o( g' I6 o
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。

7 F1 P( K) E$ E6 O5 R3 P. K& H- Q7 ?2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

% M2 o$ ~; \' q' l  }- q2.4、保护功能测试：

3 p, [0 \% b9 t) x5 g) C8 ?3 D7 l( T1 z2.5、工作环境：

: z& v) R2 \4 I. d- a, b; ?2.6、测试仪器

1 s9 Y! o% D" U+ `4 e4 X$ R
03、样机结构信息
; d4 Q1 R& _- d7 B
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。

& Z8 p" i$ ?$ Y- Q8 q. U* \3 d/ Z9 a3.1、电路原理图及PCB版图：
' q" {- t0 O0 d5 J' k. z: Z% I
1 q5 F, m8 _5 v, t, H) B原理图：

# V! J% y* _0 d; _PCB版图：
2 W2 s% F# L% d  P0 e+ a5 o' g
! G4 Z. s6 ]9 L; E) v

顶层布局图

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：

6 {( c% m( k( _) |  R（1）变压器电性及结构示意图：
. p8 Z$ C# I- O4 N$ d; i

（2）规格参数：
0 h- l% }/ {1 _, @: X
3 S$ r9 @# C& Y  P6 F5 \9 B1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6 ~: ?1 @' q9 n; K6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
$ o1 e% ~. l+ E7）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 p4 S0 t8 X& Y! G) u" s5 I. i5 h8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
* q: p1 Z7 h8 K/ `0 u+ t3 J) I0 T: t9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数:

8 T" U9 {8 B+ o) P' L4 J4 T; g3.3、元器件清单：

' i7 a6 B5 D! X3 p* y& O
04、性能测评

# V7 D# }/ O3 r2 u0 `, Q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。
( \1 r; R7 ^' o3 q: x4 b
2 E1 @' Q- M/ x( ?  x1 ?+ s  h, c4.1 输入特性：
  z* A5 k7 ]/ ~: n+ v4 s: N# D
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。

表1、无负载待机功耗:
' b. r- u) n, F) x, ^, @

表2、输出100%载下的输入特性
8 I* i8 ^! W& v$ w5 {' O& {$ ^

表3、输出PCB端测试的效率特性:
9 Z" _/ n! H' g# D1 @! A3 l3 u$ m1 P& E

  A) D; |  l) Y2 e' g) X3 g8 t  M4.2、输出特性：
- A9 j& d  R5 a# s3 M
注：以下数据均为PCB端测试；

4.2.1、线性调整率和负载调整率：

+ A. O8 L" o' O4.2.2、输出电压纹波：
$ J$ Z! U: k  L! @1 A
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。

纹波噪声波形图：

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

/ \) V5 c' l' h5 ]0 m0 d0 S+ N

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

8 I) W6 g4 W9 F1 h* ^# S9 A

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

/ ?% C  ^9 H5 L/ c

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

6 ]% e. X2 t2 s/ b  F% j( w, }4.3 保护功能：

: o& b' K0 R0 n) l' V/ C以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 M4 H3 o' N- [; m7 `! [4 r6 @
4.3.1 过流保护：

/ I2 {& r& U7 S3 y, u4.3.2 短路保护：

5 I/ k' T* `9 }" V- Z$ m4 v功率计限流电流为 2.5A

0 |, P  O+ [& w. A, t, Z1 F+ [
4.4 动态测试：

0 F5 m1 U. `. P, r/ s2 b; 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5A/uS。
8 u& \5 b. r, D# o) m  L
! n& k8 y1 D; ^1 {+ z4 A

; d# y3 r! D- m

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

; @. t4 y6 K1 q: [( Q7 y9 v. M# G

AC264V @ 5ms

9 m# N2 u6 F! c/ i9 U

AC264V @ 10ms

) S7 N$ w/ C7 Z" \4.5、系统延时时间测试：
& Z. Y' l" G& J) [6 ~
: ~  Y' B( U1 M8 \& z  p' v' `注：AC端、VO输出端波形图。

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

/ S9 \9 r: g2 ]2 J) E

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

$ Q  u: ?& Z, M0 z3 J/ x. b

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
5 D. j- Q  Z+ i+ N0 ]
DRAIN端、CS端波形图：

$ }* s. ^( j$ i  ~* r  E% o7 ?3 }

AC90/60Hz，100% Load

5 U& m" a- }- f( y* l- Q2 m

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

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

06、温度测试
+ e3 x$ P  z$ U6 L
测试条件：40℃环境下输出2A测试。

* C7 Z% q$ z& ]  a5 W07、EMI评估测试

测试条件：
7 Y. d  ^" M1 c5 S: h0 b9 f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

9 N  ^2 l+ [; [" u3 d9 p, G, E/ L

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

) A/ |+ M" O* k$ P

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV

3 q* X# v% k5 [/ s2 Z

AC120V 辐射测试 PK+AV

' E' V3 ?+ \* x4 o1 j

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

1 q1 e8 `$ G; C8 O8 p9 M/ @! X/ x

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

+ }' _% \& k$ o& E