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

' N; B6 K* L6 C: I) o  L* \2 ^* G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。

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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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：
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01、样机介绍

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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CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：
* N+ c; p$ T1 c. `
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。
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● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
; \- i. ~: h# G8 n/ j● 待机功耗低于75mW
! u4 M* b: I; v) ]% z7 H● 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
, r+ a9 W0 P. f( n/ [● 可编程CC/CV模式控制
# u6 e- U" ^  g* F( x9 D● 高能效QR控制模式
● 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
6 U& Y& |( l) J9 K7 F5 O, z) {7 z● 动态负载响应功能
6 {- }& G0 w4 n2 O2 ~2 ?8 H● 内置过温度保护功能
3 c  J8 t" J; R) G5 S; f! L4 @● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
2 h4 j  G% C- m. F& |& q● 启动电流和工作电流低
/ W' \6 J& R! b6 f! W8 r! Y8 r% y● 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
. h2 ^3 E; g  I● 内置输出过压保护功能
! s, ?: Z5 ?- Z9 N/ i; y5 I' _● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
+ j. T2 V3 ]  b
0 [9 S1 W+ N  o% p2 H1 L, L基本应用
, b  Q5 X9 g  [- R) H5 {* j& u  B● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
# J) k# s0 {( ]) g6 B+ ^$ b# R% t● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
5 A) t4 \1 l* ^0 \, \5 \" u
典型应用
. x# f0 ?" j9 Q

% b# B1 \% B2 H+ [引脚分布

引脚描述

CR85V25RSA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；
● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
# j% g. }/ z( {) a● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。

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。
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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。
  m6 |1 P/ a: k5 q2 h
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。
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; d; G' G& Y" E02、样机特性
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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：

; ~+ d7 ^8 w1 e8 n/ P2 m9 g2.2、输出特性：
2 u* s2 G5 K& G. ^% @/ ]

2.3、整机参数：
& z! O$ D2 G% o. K

9 W3 y% J6 L, y2.4、保护功能测试：

( ]5 T0 E- {" _& ]6 e1 k2.5、工作环境：

6 R; L! m1 \  Z2.6、测试仪器

03、样机结构信息
( b& }/ K% T! a2 Y  z8 o
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 f$ z3 w) a, I7 C3.1、电路原理图及PCB版图：
$ [- s% `7 X4 Y% A6 Z6 c8 [9 R( h
( d2 l/ r% ?* s4 W2 r原理图：

PCB版图：
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顶层布局图

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底层布局和线图

5 W4 n/ {1 S& C! @3.2、变压器绕制工艺：
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（1）变压器电性及结构示意图：

+ ]9 ]/ I+ Y; z+ O) U9 s2 o5 b( \（2）规格参数：
" r; y  c( s) _# P4 f2 `0 M) ~
1）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
! n- w  `: f* N4）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）；
: }) f" U; R. u) l* b: ~% O2 u1 |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）)
) P& d3 j+ B& {5 L# w8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
& f/ W; z! a" G: w* d( q* q9 }1 A9）成品要求:浸凡立水
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（3）变压器参数:

3.3、元器件清单：

04、性能测评
6 s" y; m7 e/ U
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。

4.1 输入特性：
- o1 C! O3 _9 N7 U
: ]! \) m9 K. K. U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。
5 I# D( L& [1 x0 m& V6 \. Q
; ?7 i5 Y4 M' e! E9 @- L$ o9 o/ Z! _: {表1、无负载待机功耗:

  n/ A6 R; ~0 c4 ~表2、输出100%载下的输入特性
6 u/ U' I7 Y3 d1 G! C; X& T7 |

表3、输出PCB端测试的效率特性:
7 H! W! O# Y( _# {: F

# g% A' d* L0 C/ q4.2、输出特性：

% o5 V# w+ q4 C6 \注：以下数据均为PCB端测试；
% u1 c* Z) L; u- ^' w
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
+ @8 b8 ?! l* [

4.2.2、输出电压纹波：
# @4 O4 i$ h$ B6 @
4 a, f' W/ b9 f& {* k0 D3 Z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。

; R' z0 O+ o8 z6 R# t- ?! a纹波噪声波形图：
3 d) Y6 t" F0 N* k4 n/ H% V

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

7 r5 ?- A4 u; {

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

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

( _1 k4 Z$ ?& m+ I

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

4.3 保护功能：
6 w: K8 B* x! v9 d  x, O  \9 F, k) u% U
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
  ~9 H, q( w; p+ I& T, i
& U' W# J: k  s3 W  f  S7 R; S4.3.1 过流保护：

6 B) V: x3 W" u, v9 I0 {
2 h8 B0 h1 O, d3 Y4.3.2 短路保护：

功率计限流电流为 2.5A
) H, p& D8 g& A- E4 @* `
, s: q% X( M3 G

. S- b% C! _4 @
4.4 动态测试：

: |9 H. r. ^: |! b+ j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。

0 d$ ]! e7 w8 v* e# j4 E

AC90V @ 5ms

3 b9 O- m- j9 Y* z# ~1 v

AC90V @ 10ms

/ _! ~, r2 F5 w# A& I" ]

AC264V @ 5ms

4 u" i6 W* s, i+ C3 c, f& N

AC264V @ 10ms

: N9 t. o; O; X! \+ }4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。

' i# x* l& y$ P4 L( R

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

3 u% {* k  p+ q05、其它重要波形测试
- c3 d& w5 N* Q& l
* y4 G, n& y1 P# h% o+ vDRAIN端、CS端波形图：

" ~7 F+ b# f6 S, W+ z8 R* C

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

( q9 Y7 T; C/ J. Q) D- r

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

) a/ x( }/ {2 L* g

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

( u) ]) O* @, c& B, U) |! c

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

8 U; H8 H7 ?: P6 D06、温度测试

测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
8 C6 v- K  ?7 U" J% A5 f7 o& `
# Q/ N0 S5 c- N0 \  `测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
9 {- q* o3 ~7 O限值标准参考：EN55013、EN55022B。
# R/ w" X- Y( z+ ?0 i  \3 T& Q

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

0 [+ g- U; j4 j  ?

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

, g7 b6 W. T  B" I) w9 l, t

AC230V 辐射测试 PK+AV

4 r9 U+ Q0 J; E* ^! E# U+ G

AC120V 辐射测试 PK+AV

8 Q: G1 W" z2 z* v

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容