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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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。

5 F6 x# o3 r$ X! a2 r0 ]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。
- W) O, J8 m3 R! m! k) ?) T- M
  Y+ \' C3 v+ H3 J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：

- p. s. [& W2 ]$ W* ~$ H' s01、样机介绍
, m* Y3 x3 c6 a/ t/ l8 A1 l
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。
* m7 N$ K$ t/ t

& E0 T* T3 Q' ?7 ?! y, R

4 D) N  b7 M% C( B9 [- C; h

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

; C$ r  H3 X  L& i. t/ n) r7 kCR6267SM芯片特性：
# n& q( M; o. T* N
" b  @. M6 d* V' b: e8 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。

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；
0 Z) y9 x; n0 z) C; o● 待机功耗低于75mW
● 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
* Q  p! n( d" j) a5 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
! X) q% M4 L( S4 W: y, |- Z. s● 内置全电压功率自适应补偿功能
( D& g! V. _; x8 s2 E# r0 q( |● 动态负载响应功能
# b  e) {+ @6 c2 ]● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
. Q9 a+ d( F$ t( z' u● 内置前沿消隐
% l5 n1 ], G9 w2 |6 n% y' l● 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
1 {2 Z- v3 k/ J" n5 s9 }& e% x● 内置输出过压保护功能
6 J7 e' H4 Z+ V: }3 J; `● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
! W2 g! p9 j8 [* c( w
基本应用
" r( C4 k. Q# |! c! H5 H: N● 小功率电源适配器
& p2 @% Z* w) X) M; U● 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
- \2 _5 M7 l4 u) X
典型应用
4 d2 D! a+ `, O1 e: H. n

引脚分布
% f$ M& {8 V# R1 Y+ ?* `

引脚描述

2 G4 X5 V/ d0 E& b: wCR85V25RSA芯片特性：
3 J- n. P% K2 ~
● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
3 v- `  f$ g* D) V) R● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
* P) ~; H  |, s1 n" w5 W● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
+ S  z$ D+ D; ]  U' Q- J7 a
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。
3 V, m& Q2 Q7 P" O; |# d7 N9 x
- w+ P9 M+ [" \/ V3 p; E# z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。
  i# t' k( _. H5 j) h/ ?4 X
02、样机特性
, j4 [% t6 y3 @. c# [/ N- }
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。
  U% ~, V4 d9 e/ ~) q
2.1、输入特性：

+ N5 Q2 x" B7 b, A9 a2.2、输出特性：

2.3、整机参数：
1 z; E. ^! E1 a5 ?# A

4 c% {- x4 b6 q2.4、保护功能测试：

8 b( U3 f/ ~8 G7 p" {; s2.5、工作环境：
1 t- V# z9 z% Z; M# O. v* ?7 A

2.6、测试仪器
+ D- m+ g4 b4 |: j

6 s! S9 w( e7 h03、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。
: j# X: H2 b) i& b) a
3.1、电路原理图及PCB版图：
7 ^5 Y. [8 J$ z& S) q
原理图：

PCB版图：
1 f- ^$ Y" R- |  {
; L* F, }1 n! E1 A

顶层布局图

( D, T& ^6 W9 b( |/ N) g" {+ w" B

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：

（1）变压器电性及结构示意图：
; u  _2 c9 C% ~# l4 R1 I

. v) A! u, h, j, R  B( Y4 A（2）规格参数：

4 ?9 J# [6 `2 ~# o0 j; ]1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
0 T& B& E% _/ y8 F+ M5 ?: c, H/ y3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
7 q: X# ~& i9 C8 |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）；
+ c; T& L* I8 s0 L' \3 _$ [; o7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
, t' e: M8 ?3 y) E8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
+ N: }2 M' z& Z$ ~! G
& e* y0 t. \: @% u6 @（3）变压器参数:
1 d& K* q$ M- M3 D% }$ v

3.3、元器件清单：
: o* r5 A) b/ U, Z

; C( D/ u7 n5 B
7 [+ v# \  S# y5 K. K9 `$ c) ]) S04、性能测评

1 n8 i; H) w9 ~1 m$ B  x5 h+ f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 y+ o; Z7 x6 o- V7 _  U4.1 输入特性：
3 \. D1 h  u  f" w0 {4 i
, N! e' |; F, ~' ~! B4 g/ D+ l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 r4 S/ ]" {1 c3 l# U# w
表1、无负载待机功耗:

7 `" r% S0 c9 @! M+ n3 O! z  x5 H5 E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:
$ P$ S3 c! P8 y9 u: O- J

4.2、输出特性：
7 r8 a5 _  j; B/ c" k
注：以下数据均为PCB端测试；
6 v0 a' t9 U; o2 F- B# k& c, e
0 @- u% j* [" m7 Z1 J4 d$ i" {4.2.1、线性调整率和负载调整率：

4.2.2、输出电压纹波：

* G' ^0 n8 b7 ~( n7 t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。
# w9 v' r, \! o1 J$ ]

. B9 J! i" P0 V' x2 e纹波噪声波形图：
+ G! P1 q; a; W

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

- `) f4 e4 M% P1 B. @

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

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

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

4.3 保护功能：

  n+ ?7 E# M( o: t以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：

! c/ E; h+ U) M2 f! m$ R
7 }9 q! M, O/ c0 J* @4.3.2 短路保护：
0 {( z  {" J3 b0 C
功率计限流电流为 2.5A

4 B, ^2 P- o4 u, I5 m4.4 动态测试：

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。

1 l( O6 U2 U' D& Z4 j* V$ y

AC90V @ 5ms

( ?. }/ R7 Y9 d( }7 N9 r1 W, q0 q

AC90V @ 10ms

- n, Y+ y/ N' _6 o, f- i! K: L+ v

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

3 k. \9 c% V# {3 m4.5、系统延时时间测试：
# e% [, e) D: x/ b$ g2 H
) V6 X+ C5 P/ T( i6 e注：AC端、VO输出端波形图。

" ?4 q2 Q% I( l' J

4 k3 t5 v  S3 n! }  A- t# b+ z

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

* C. [+ u- e5 l3 v

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

/ g. T% k2 j  _- \  L4 g+ d

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

5 L3 J) F- x: b0 ?0 e0 d! ?$ n05、其它重要波形测试

! J0 _6 }* P2 V( fDRAIN端、CS端波形图：
  u/ z8 o0 G' H, s0 X& U& _
( g# d4 w" K& X8 u9 O# m5 h# ^4 z2 c8 s

AC90/60Hz，100% Load

) y: m% F1 R' Q: b. }

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

& h1 x' Y3 ^: g) R% z; I' t( r

AC264/50Hz，100% load

+ ~+ |& O: B1 L$ g/ T: N% z& G

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

+ X& w3 f7 E6 R

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

: Z2 y! `- R3 R0 U: O$ `06、温度测试

测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
  e; Z, h- B$ C% b3 w+ [+ p
测试条件：
7 P& g, L# K3 N- ]: U8 d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

5 M6 _5 w& P! \0 t( ^: g

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

8 u: V( F3 c3 _) U0 @6 b5 K

AC230V 辐射测试 PK+AV

6 Q* Q" a( D0 i/ b. d7 h9 D

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

! j8 W& k3 V, [0 Y: A9 S, c* J

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

1 P) l3 z8 A3 E