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。
  x- ]- [" r+ g: L+ W/ ~% i1 T
: o( K7 _! \8 `( U% S% n  B7 U% Q9 A6 [  A- o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。

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：
% F8 n7 b* |6 S/ P5 d, {+ w
& n" V% e8 L# H  Z* _, K01、样机介绍

9 B' g6 [( O& K. |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。

$ |" |* ?! `1 L1 ]

' ]' [4 ^4 ]* r& \* z: F" L

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

: {2 \( }+ w4 Y3 ?! @CR6267SM芯片特性：

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。

) y% ~1 i  ~, W8 X' J. M, GCR6267SM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
) s8 g* e# t7 j# S* o& g" d. K● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
● 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
● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
7 y% p3 _! W' _9 ]' S! o- L5 v  C● 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
* u# h9 Y3 W' H( B● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
) S" f. `, ^/ T) m, i● 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
● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
5 x3 u: w6 R) R$ W● 内置输出过压保护功能
8 Z3 |# K" ?* Q9 \9 G" o$ E● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
0 ]/ n7 ?' P$ R5 Y, o9 d● 小功率电源适配器
, M$ q+ ~# v4 Y9 S● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
3 k, a% Z. n6 O9 a) g3 u# @● 电脑和服务器辅助电源
: ?% x0 T; q2 j. a/ ~● 替代线性调整器和RCC

典型应用

引脚分布
2 _  Q# N" W: C. V. F

引脚描述
! ?) v4 K' n2 S) n) t# l; s! s

CR85V25RSA芯片特性：
0 R9 r! z! l* k; o$ K: i5 c4 e
● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
# X, P( `  A6 Z% n- w1 B● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
9 {, A+ a9 `* q
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。

$ j; L. o1 t; x5 J6 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。

4 }2 A1 P" L9 U$ _( d5 a/ l' T1 ZCR85V25RSA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。

  m$ k% L  u3 _) H8 R, ^02、样机特性
1 K  M+ L. m% ]
2 ~9 T0 \' V/ d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：
9 U2 e4 k* d# N  D% C

3 K, U" H/ W9 S, i+ y" A6 {2.2、输出特性：
! y$ S/ m0 O& m% d4 l

8 u4 k; v; G& C- [0 C  Y3 R" }2.3、整机参数：
' `  j( j% O4 ?

5 K3 v$ w8 l: F. v: I( z5 Y2.4、保护功能测试：
' y7 C7 F* Z2 O' w. `

8 ]: u; X( s+ B7 h- g+ @/ z2.5、工作环境：

2.6、测试仪器
  ^8 P. y# a# E0 a

" U" M3 T6 n5 }$ S) c# S
9 ?5 s8 b$ N- e8 b8 G( B03、样机结构信息
  |" |* ]5 {( L2 V
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。
+ k: C* Y- l- }" X1 q7 m% x. {; Q, ?' |, p
1 Z& F' z- ]+ [' l3.1、电路原理图及PCB版图：
5 {5 T' e2 M0 N
2 j7 N' W4 }, ]6 x! p3 J& V0 q0 H  E: o& O原理图：

& B1 s2 E2 ?* G' f* e& ~PCB版图：
2 _% z* ?3 h5 B( ?' {& i( X  @

顶层布局图

% `2 o9 ?. Q: M" e% J5 [2 Q

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：

# ^* }. J; u2 u; h3 d) p. [（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：
  h1 k6 E  a3 u/ v
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
- a9 z0 [! x: T2）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）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
3 s" T" ?0 R# N7 C0 j  r7）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
9）成品要求:浸凡立水
8 o1 }+ |$ O$ q9 `6 F+ ?
（3）变压器参数:

$ b$ B9 H5 I% P7 B* k( T3.3、元器件清单：
% \- A% X1 m, h  ~1 f, S, ^

04、性能测评

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。

8 F# {9 m  v2 w7 o9 b3 a: _4.1 输入特性：

" g) Q; T& |5 U/ x8 V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。
8 s( @* c5 p* T- v  X5 n
1 |' u  w& O9 U: L- W& o# r表1、无负载待机功耗:
0 ?, G9 Q. u2 Q# n3 P6 w; d0 l

表2、输出100%载下的输入特性

表3、输出PCB端测试的效率特性:
# a$ j! @+ s7 L( T4 [: m+ ^* i# Z

4.2、输出特性：
7 ]7 k" @. k: c- |: z
9 \& |* F6 V) E5 w9 W" g注：以下数据均为PCB端测试；
, E# q) D3 T- d" }6 |) g! ?
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

& a. M8 c% _& U( o7 [! V, U4.2.2、输出电压纹波：

# q! ]' e# O6 \( e) z$ N$ S+ b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。

- y6 e- C% r. A- w( @

- b9 @$ J9 r% g5 [纹波噪声波形图：
+ P+ u) _7 v& V3 X

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

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

. j/ P3 a- C1 z: \9 l3 g5 Y& W4 r

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

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

$ A/ N5 z$ X, |- E4.3 保护功能：

. p; j8 x. {9 z: l/ |以下涉及过流保护、短路保护的测试。
( Q/ w7 U; T# N+ f9 s$ `
5 \/ V0 a2 t" M8 |% V4.3.1 过流保护：
. `& `/ D- C' j3 |% r6 i" h  e

  E5 c5 a4 _7 h0 o3 y( h
4.3.2 短路保护：

( E, _. s- R" J: ^, b1 ~, W功率计限流电流为 2.5A
4 K' O+ j5 S4 @. c3 L% P
+ I1 J+ |4 X! E+ g! B/ P; U& D7 s

# e2 v/ O7 \3 Q9 L3 E4.4 动态测试：
, V0 h- \& S: h- [
8 V4 q' f8 H3 A* P+ _+ W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。

. w3 R8 G# R+ f% |

! U2 F1 y, O. k5 d5 s) t5 a

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。

) l  A. v% a; r  p4 F) m; ^  g

: O# J+ h, H1 o* f* a2 d" W

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

& {- E, t+ A/ l; ^, @8 m, o3 x1 U' W

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

8 A5 p7 b4 C2 U# }# H6 x2 D/ K5 W05、其它重要波形测试

DRAIN端、CS端波形图：
; T4 Y& A: w! `9 R. C5 |# R  r

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

8 S7 y2 u& c; X

AC264/50Hz，100% load

& W8 A& y' M* j9 q: s9 k

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

测试条件：40℃环境下输出2A测试。

- O& o" Z7 q7 A8 f2 G" S07、EMI评估测试
, A7 Q1 z& o! ?% _
测试条件：
- [4 x4 u% ?/ s7 L6 E! n* G输出电流：2A  负载类型：电阻。
. J+ @  x4 A9 u$ V3 }; y$ q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

; |0 D) p( l1 w: c

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

- \) X0 F5 v. i5 \, N( i: r

AC230V 辐射测试 PK+AV

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

( D! l. F7 }1 ?5 p# @1 W! ?

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容