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

* v7 Q; K  U- f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。

  h' l: r/ L+ i' ]" j1 ?4 J3 e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% z3 |  t/ [' Y3 B( J. J, M
01、样机介绍
$ i9 {- M9 L7 V$ y! v* j% R
7 _- E* H. i: ~5 N) w' r/ D( c0 }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。

# t! C% e! p! s

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

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。
4 I  a& E7 |. i5 ^" M
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
● 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
9 T4 \' i* P! p' v7 l, ^● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
% o" `# P# W7 f( x  d: a3 T● 内置初级电感量偏差补偿功能
( H( y* U( m) o. z● 内置全电压功率自适应补偿功能
# G* p, b* r, k! ]; J● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
" p; p  [# c" t6 |● 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
3 K# o; Q4 f! x( V8 k3 M# |● 内置输出整流二极管短路保护
● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
# \& Y2 G+ Q, m7 `9 J% `$ U0 U/ y
. I2 A" g. |6 {  M: q基本应用
' S( O4 \; m6 y$ ]● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
3 p: P' z6 i3 x5 g9 p● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
4 i/ E1 u. U7 w' d. B● 替代线性调整器和RCC
+ x4 u  t6 d; M. H
典型应用

引脚分布
; x8 X6 G1 J, a( d4 i3 S' y

$ f+ {- X: W* |) I9 l; Q  [+ t+ G3 j引脚描述
0 H+ W+ f- U( W  X! K" O

CR85V25RSA芯片特性：
: P2 V, g8 J+ O1 l0 V) ?) ?
● 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。
) z: j- q+ Z! x! _+ }
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。

; F. w1 `7 l- c3 i/ W. F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。
# ]6 S5 M2 G, u
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* }! p2 I) {02、样机特性
" U) e: G6 [1 @0 P6 _
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。
+ R6 ]' x5 h$ w# ~8 \3 g
$ e" w) O! T4 p$ ?' n" o2.1、输入特性：
0 ]0 z' D+ {' v

+ G% g/ p0 _2 w+ {1 n: W3 ^2 u! s2.2、输出特性：

" `' P' q' d# t2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
* }% [" Y- z: i( @

2.5、工作环境：
1 P7 [; x7 U! G% u+ x! O) [6 z! N" [

2.6、测试仪器
/ a8 R- H7 O& n4 v

9 _8 W: }# l6 T' C( ]6 l
03、样机结构信息

& O) P' ^% h( p* y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。

/ B4 C# H, O5 E' X4 c2 c6 V3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：
1 h7 l7 d' p9 ~8 u2 a0 V6 u

& s$ K- W0 |9 E5 pPCB版图：

0 q9 {& Q2 b) |( |; m

顶层布局图

3 D) K( a+ o8 x* |5 \7 K

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：

) f) j$ v* Z) s0 A4 r# p（2）规格参数：

1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
9 D0 v" L; j: Z8 m: J; D, u2）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
& s" L% G: E! C# S2 F5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
  I4 x0 L3 I/ G, X6）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）)
/ r7 u- o+ c$ _2 t# z, y8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
* v( J' n# p/ v1 C$ _( E9）成品要求:浸凡立水

5 m- A( l6 d" Q+ i3 `, v（3）变压器参数:

; j2 e7 ^/ C$ }  I, T9 L5 v- V3.3、元器件清单：
! E3 d( y$ H$ x* `

0 g" }4 h% F4 l" g+ x2 Y; c+ O
! }( t0 s: y9 o0 D9 U- ~04、性能测评
+ p/ l2 }/ F, n
, L. V6 u9 d- u8 Q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。

# ~- K( {$ H" D' L. a4 u6 D9 K+ _4.1 输入特性：
/ l) w! @( b! `* n
7 F/ l# C- B, h, ~( H4 D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:
/ C% P; c' n8 ^2 ~( L

表2、输出100%载下的输入特性

' r) \+ M) }  v3 X8 V* K表3、输出PCB端测试的效率特性:
- p% E! O2 U5 `5 K- \, V- a- B2 q

  Y  l/ R  `3 W3 f( n4.2、输出特性：

% Q4 @# K% q+ ^注：以下数据均为PCB端测试；

6 Y$ ~! J% @& i. `4.2.1、线性调整率和负载调整率：
9 ^/ s! D% x5 ~

  M" F8 H$ w, H1 Z! Y9 y2 ?4.2.2、输出电压纹波：
- U+ I0 b! g# C2 `' Y& j$ }+ o& g
1 Q7 Y* s- n1 J& ]9 E) R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。
4 M, V5 O: f4 u) F2 x2 W# g

% k# m+ [# e  K+ `& ^0 J  J纹波噪声波形图：
# p$ g6 ~; s2 }" D1 [

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

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

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

1 I  }- K' z! }

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

' }, ~0 r9 J& m( m4.3 保护功能：
+ |% F6 o+ F8 x! |! ]
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
1 S) K/ G: x6 m* z, D7 j0 m
+ Q5 a' v5 ]4 B9 Q: a# B, m4.3.1 过流保护：

4 d% u+ F  K3 {. A! y' ]4.3.2 短路保护：
2 c# |5 @8 L2 T6 Z0 J7 k- z% ]9 e8 E
4 ]9 i& }0 F# p8 T. F# J功率计限流电流为 2.5A

5 ~7 F; x% ~; r6 E

2 c$ o* Y( u: `4 M- z6 Y+ X; q
4 K7 j! V& G' \, ^4.4 动态测试：

& g; f8 O& Q( W; |8 l- ?! ~5 O" d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 L6 `1 M3 s( d4 \1 D
- \9 O3 V0 u- P* R* V

2 _3 e4 r3 r. ]$ L/ J

AC90V @ 5ms

% E  Q  l5 }# n1 B0 W

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

# ^( l& v$ [7 W' K! X4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。
  c- q$ q- q0 B1 F

$ G0 V' g5 W! P4 u

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

! G' o8 i" d% X* ?( q* z& `( z, c& c

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

5 f: P, ]/ p1 Y# B/ E

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

/ Q" }3 a1 l4 F9 r& cDRAIN端、CS端波形图：
* I0 v1 M$ Y2 b2 D
/ r9 J2 t4 o0 r8 i9 ]

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

! s! p/ J; c: z( o) K

AC264/50Hz，100% load

& d. z9 Y! W3 G  i  j2 p' c

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

4 S. Q0 \: E% u* d06、温度测试

8 \) A/ `7 y: e: x测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试

: l+ C$ v7 s5 t& S2 j; p: \测试条件：
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

3 ^+ q( o8 ^, {# V9 x; {' q

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

* C& s5 }' u  P) B" @

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

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

2 B, T! N9 B2 d& v, W

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容