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。
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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。
: F+ P# r) ]' T( X" r
* n8 A8 i+ G4 s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：
2 s* f. C) H3 C+ n6 K5 W. B0 d+ F
! K" Q( [, G, y" ?( G01、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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; x/ F% e& e8 a$ L. ]

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：
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4 H9 U+ y* e" Y% ^0 B! nCR6267SM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；
● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
) B+ _+ r" g% O1 H● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
1 s; \% B: d& `' e0 O1 K● 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
● 内置初级电感量偏差补偿功能
9 X& i, E0 N; s: t7 h* H" V● 内置全电压功率自适应补偿功能
3 J( X. R) [- [& [: c5 ?  _3 y● 动态负载响应功能
' z: c& j0 J  X9 ?" d● 内置过温度保护功能
! ?3 s- ~4 S* X1 b8 W2 ]/ f  o* i● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
% K/ _3 H) V; n; U● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
6 S# u+ Y; b1 [3 R8 H● 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
% M5 C6 P% Q6 B; j& U- u; ]● 内置所有PIN脚悬空保护功能
" D! Y9 y( B% y) t● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
, b7 U, L5 _* \0 t
) a6 a, ?, E1 J% ~基本应用
● 小功率电源适配器
1 v) u  f" t  L2 L4 R● 蜂窝电话充电器
- ~! S, f# I; C% ]3 J+ m● 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
& |# N5 ]- i4 \8 ~2 _& d$ O% h
: u/ e2 d4 D* ]5 N典型应用

引脚分布
( V8 o7 {7 Z2 s5 {  h: s/ i

1 \2 H7 f1 z3 Q6 G  C- @引脚描述
5 r: ]! ?  @  _0 I: n% j

& H% G+ T3 N3 s% eCR85V25RSA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；
! R5 S& L5 r# T% Q  C● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
* h( l2 J- Q# l3 z/ I1 V9 U● 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。

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。

( c, e' W( s0 G- W4 r! y, Q02、样机特性
0 w7 i# ^5 v  G& R
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。
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2.1、输入特性：
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; F: @% t; ]! V  H2.2、输出特性：
$ \: a. O  l% W( a8 i; x  x9 J

- V: A4 F2 U; A; W2.3、整机参数：

& k- U, @2 [- G; R$ i7 {1 Z3 F2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
+ I/ [8 e& U% F6 ?8 e) M0 m

+ g0 X' |' ], M3 c" N2.6、测试仪器
. o' K4 I8 X3 g) H1 |" R1 o

03、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。
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3.1、电路原理图及PCB版图：

0 r. t3 p" z2 P4 T( X* r" d原理图：
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PCB版图：

顶层布局图

2 u7 ?- L! j2 g' B) f0 m5 u

底层布局和线图

, a! K! O# m8 i& b3.2、变压器绕制工艺：
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（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：
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1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
, S; R' ^. k' |" m. i5 U2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
/ _1 f" a* f1 g4 t4 A4）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）；
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）)
  t& n: ?7 v" ?' ?0 y8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
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& b' H6 H& U+ h5 ^（3）变压器参数:
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3.3、元器件清单：

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04、性能测评
) {0 d, u" Q, T
1 d+ {' @8 }+ q7 B. H9 m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：

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 C" L8 {) v+ k) `表1、无负载待机功耗:
$ s, X. F0 J7 D( o" }

9 B/ a" |# x; x8 ], u+ u8 k2 r5 |9 {表2、输出100%载下的输入特性
  p' B9 D9 H7 Y2 I

表3、输出PCB端测试的效率特性:

. y& g8 i$ \+ v% c! A* N$ M4.2、输出特性：

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：

4.2.2、输出电压纹波：
) r  ?9 y- N3 z  K0 W
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。
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5 P2 ?/ `5 U( y

纹波噪声波形图：
  f- z& X- Q( f( _0 _# H2 Q

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

: U9 f- d/ y4 N4 w+ Y/ {6 E

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

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

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

  {  z7 s7 U( t& |0 H4.3 保护功能：

3 F! w  E$ C4 W' U以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：
: _  L3 o  V' B* [2 |
/ r  H" n8 |6 k8 _

. u) J. T. w! V6 e! M5 q3 Y, ~
4.3.2 短路保护：

功率计限流电流为 2.5A

4 L& j9 g1 R6 |3 @$ c4.4 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。
) ~% G9 E) u. s% q5 X2 A9 s9 s  w

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

5 g" c" G  Y: B  ^- l# C% H2 Z: ?注：AC端、VO输出端波形图。
# z* M7 p3 x5 A5 C7 f& i
* W2 {. a1 M( n( W, F5 C! Z

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

: `' v! j4 ^+ j4 C# }2 Y

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

DRAIN端、CS端波形图：

! J) {( p; l7 x* J0 e+ v

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

# N# H! D% e% e' C9 E$ z& M

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

  A2 {; N7 n2 w8 G, k7 I

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

2 f; Y2 u. @3 w8 J9 X4 K06、温度测试

1 D$ u! D# U- `' ?) e: ^测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
3 g! T0 Z9 ~3 s/ J- ?7 y" X. T# q
+ _$ P$ n# q, }4 H3 E8 f0 V测试条件：
) w8 a+ u; ]$ r输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
# \$ ^  [3 y' b& n* R

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

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

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AC230V 辐射测试 PK+AV

) N0 n$ c/ a0 J  C# }! m1 d9 S

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

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AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

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