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。
- d3 [; d6 R- x4 }7 c, |
' r2 t8 C( Q0 H7 ~4 y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* c% h0 [% W. S; B
) d+ {3 H$ @$ F" c2 _: w7 L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：
! j- v  ?1 R  k4 U9 j
  O0 `: n% i8 b+ F2 B01、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。

7 P% N1 ~2 j1 V/ Z3 e

( z! x3 z; @% Z3 X

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：
! S1 y3 {8 y. f2 i$ h, \# F' S
+ b! s% C* o* g9 b5 H! MCR6267SM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。
! \* k8 z5 @3 }  E9 z  a. z1 Z8 j
8 _9 K& I. t7 f; C9 }- sCR6267SM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
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
, d1 Q$ g6 S# E4 l; {! S3 U● 可编程CC/CV模式控制
1 O9 s1 D. [: I● 高能效QR控制模式
3 V- [5 F; E, \1 N/ s3 ~● 内置输出线电压补偿功能
# @- q% V9 ~; m● 内置初级电感量偏差补偿功能
( l9 P" |; J' N% K2 ~, p● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
0 M: Y9 v' t, {; s● 内置过温度保护功能
; S3 S# r" p8 n, L; [5 F( o3 x● 内置输出短路保护功能
● 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
* S$ j5 \% ?/ d+ z4 d) L● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
9 @8 L" i& W7 _* N) S● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
( D: H* W7 n9 h  |- _2 i- b, m) `● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装

( u- I  W2 c% `9 C$ L$ h! _基本应用
● 小功率电源适配器
# {: j- Q$ \, [5 y2 r● 蜂窝电话充电器
: t* v( U. O# n● 数码电源充电器
1 G7 m0 h8 n& |6 j0 y+ w% g● 电脑和服务器辅助电源
, }0 ]8 g1 r) F! O6 ~7 O! N● 替代线性调整器和RCC

典型应用
0 `9 a  d/ w( B/ r" m- w0 G

$ T$ M1 Z8 h' u7 o7 G5 y; C: u引脚分布

6 ?% b% @% Z. F. B' x; D4 o6 l( K# m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；
● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
9 M, C; }  m9 Z: p, N2 Z( g
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。
9 ~% u5 W- ?4 d# u
! Y  q) [1 |; G2 r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。
; B( e: i1 t7 p4 M# f. I* s
; V" p, u6 E0 p5 {9 f) v* {, rCR85V25RSA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。

02、样机特性

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。
- h' {1 E1 N' b5 I) Q
2 \  F; @( m, \$ l0 e  s2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

; x& L+ F! {. \; T) E' I7 e2.3、整机参数：
" K$ k- w. O4 o1 S' q* t* N2 U

7 g5 o0 l% k6 }( ]2.4、保护功能测试：
+ ~0 L3 c6 ^7 y0 Y9 o' {

! f6 y0 p- x; X; {1 l: K* Q! z3 l2.5、工作环境：

" ?" l2 I3 C5 A0 O5 v( Q, w9 M2.6、测试仪器
' l$ `/ L) L, n1 q7 s. W; U" Y3 a: N

( x8 @' X3 k1 D, h2 f* v- g' O# f6 i
  ^8 U6 }3 u, I, D# C" f03、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。
) I* d& {4 B- [- p
9 M0 q- |/ Y+ ?3 X' q& S! U3.1、电路原理图及PCB版图：

4 q3 h& S5 z& f. Q9 J) h) d原理图：
3 d( E' y- U# A- |0 @

! K' b9 S$ p) t% I+ W& }PCB版图：
+ |) S- j  F3 C: L& H0 K

顶层布局图

& I5 L) v, i3 s4 b3 U2 e* `. y

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：
8 n  Q' h( v8 T6 _9 k* S- @
（1）变压器电性及结构示意图：
: C0 _$ }  I. r9 @

（2）规格参数：
8 n. e4 q2 J: n5 {; j0 d6 X( @0 y
" T6 [& ~& o& k1 e! g% w1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
+ a8 u4 B6 V5 v# K3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
+ L  c% D' K: }, ?3 x5 K5）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）；
0 N# U- O4 |# D; i8 f% Y7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
' f* Y0 S1 n# F: \6 b5 x8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

; r3 j0 N( q, k/ B* p6 Y9 L（3）变压器参数:
! o. M) t0 C5 C2 |; W3 e% @4 u

8 l4 F( G; l* x6 S3.3、元器件清单：

04、性能测评
; w0 t0 v- m: s: 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。

- `' C- G8 r& v3 ?: F' I4.1 输入特性：

) o3 v. j) i  i+ 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。

表1、无负载待机功耗:
: q- n% H  s; B9 F0 s8 e6 y

2 p: N  @  v: }6 t" t+ b9 ?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:

" q5 f/ Z7 K( g8 c4.2、输出特性：

* ]* G7 l  K' l; W% x8 u2 k1 f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：
$ c( _; A% P3 ~5 z" W: n- w! ~

" ~6 g8 X2 k/ h& B) ~4.2.2、输出电压纹波：
: H9 W& p0 K. B2 @" S
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。
1 j# M  a7 `: o" J7 j9 U2 V
% z9 S4 a" R% |+ m

( o- r7 Z7 V; E纹波噪声波形图：
& [* J, `# }5 r1 e  x

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

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：
* P2 Q" x  p% Q
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

8 _4 I( B, e% M; R1 ]4 h! w; [7 A( |4.3.1 过流保护：
' y. i, i3 y1 T! U
" S) J' {" F) l6 I! _$ u  @% I6 C

4.3.2 短路保护：
2 T  _; f; c5 y3 O- S+ u/ D- w
功率计限流电流为 2.5A
' I0 {( i5 {8 q( p( l1 D& \  V+ y

9 X( e4 b! N6 W3 J9 U
4.4 动态测试：
9 I5 e4 {) [% ]5 I0 D6 W6 [
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。
6 ^* v+ g/ f9 g  A( y

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
# }/ v7 {3 L5 V$ ^
注：AC端、VO输出端波形图。
/ K3 s+ e/ |. z. f9 d' d

. g7 c: e3 v) a

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

+ i# ^6 S, t: h9 z3 B+ N

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

7 \# g  \/ X' W: p+ l- R' Z

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

" ?  Q0 `3 V" [! C05、其它重要波形测试
  U/ [" o  o6 F$ b% ^7 B% Q
DRAIN端、CS端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

% [" n6 ?- |- G. u) z$ o0 }2 a# h3 B

AC230/50Hz，100% load

. p: d, o& i- \* ]6 d

AC264/50Hz，100% load

8 \, y$ N1 O5 A# a" T0 T+ k* Q

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

0 ~5 t4 L  e6 S9 i. X06、温度测试

( m( R# O! @& N/ t; o5 u测试条件：40℃环境下输出2A测试。
* \5 W4 P( I/ @

07、EMI评估测试
; R, x# n# s1 T' v7 ]7 ?1 J
" @4 H/ p- h1 f0 [. e# ~% y" \- P测试条件：
7 `# q6 {, y' Z* q1 ]1 }/ h输出电流：2A  负载类型：电阻。
$ |1 f: N& ]5 F! ^限值标准参考：EN55013、EN55022B。
. o4 Q0 l* h! H3 A* ~3 A

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

1 G" F: {: d2 W/ `& s" q6 a* r

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV

AC120V 辐射测试 PK+AV

2 C( V8 t" a3 L9 R& _* a5 F/ O" ]- C

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

& f& o/ q8 J( [6 u+ v5 t# ^

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

( g5 U, k% f) S. F- k8 F