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。
( {" f. U) o7 H+ c6 I! m' ?' y! S
" h* A1 r0 ]- D  b4 C2 ]$ Q2 M6 ~" H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。
) ]* G0 K' ^- ]9 W
7 b, F9 M4 m/ J3 `8 e) Q( I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：
1 D6 {3 n# {2 M. F& ^$ k, v# D
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。
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% R) D5 _+ i2 `3 Z8 G4 K. QCR6267SM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。
, @& O5 n+ \$ H
, s/ ?  r: ^, E% B' k$ ^● 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
* I/ l1 \; m7 N● 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
5 [6 T) U% X, W' f● 高能效QR控制模式
4 D2 c/ j8 p5 }7 E- T2 l- P● 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
● 动态负载响应功能
8 U* R$ b: ~+ ~+ I( g: z● 内置过温度保护功能
: `) S' X# [; M5 r& F+ u0 L, s● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
! {& `, K* C3 v' E4 x3 W& U, j● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
3 T$ b/ {0 ~1 C: |7 B● 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
% u- t# o8 F, ?# P( r  {● 内置所有PIN脚悬空保护功能
/ I. ^3 v& K! K) `8 S5 P& {● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
0 e- C) B( R! `2 X' L9 T( L0 l
基本应用
● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
  E5 [5 w4 U# V7 }/ \● 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

典型应用
; k' H  B7 V' a) c: }3 D

, D! R" i3 j# A# d引脚分布

6 x  L$ o/ Y* I& t( z( P0 W引脚描述
" K5 c8 O7 Q# {; x" g

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；
& n( W9 G; D* \$ L( W● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。

+ T* S" D  O# K' Q8 ~/ L4 B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。

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。
& X( U" T" [9 h* |
3 V! h9 R& S. `0 W1 @+ H7 v5 `3 aCR85V25RSA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。
; m6 F& i* j6 b/ n
. N; V. a4 f. |* t& @# y2 H  d02、样机特性
! ]2 a' m% d* [; N- W
% @! W* S0 |4 {% {4 S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：
* p, A0 w9 H7 k* I2 t

- e, f5 F. K" D0 _2.2、输出特性：
( w: x- C( d2 K% |4 |% i

6 w8 t8 q! k: M2.3、整机参数：
8 _! O4 T6 a9 g

( [  T& [' X3 m8 f: A$ C+ L5 Q7 z2.4、保护功能测试：
' e/ n, T& z% C1 a/ c8 f' y

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

6 l! @0 ?  i- D/ k
0 r! ^4 s  `4 v+ g03、样机结构信息
& Z5 s. Z  u3 W
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。
  u# J/ n; m6 C8 `0 I$ l; R8 C
# q2 A/ c; S4 R* Q: A3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：

PCB版图：
5 x; d3 G2 S5 M& J4 f

顶层布局图

; l3 v' k% f% K9 T* C

底层布局和线图

& u  U" _1 i& C3 t3.2、变压器绕制工艺：
3 Z( X6 b8 Y% f. v  `6 |4 D1 _
（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：
1 }; }9 W  I$ z" N6 W: _" h/ h
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! l% f" P$ }$ F: D+ s5 ]* d3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
% M. o; F2 P/ M4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
/ y  v2 b- m% x( H1 @- D6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
* Q8 u5 ]: c0 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）)
1 j, J( N/ B& y( n8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9 B; ?) r3 i/ v4 Y* P4 k9）成品要求:浸凡立水
( A1 e5 @: @5 Y" [. Y# q
（3）变压器参数:

3.3、元器件清单：

7 l; n" A' [; J( e2 F9 d+ N0 J
- }' q( ~+ u  w2 W6 S04、性能测评
0 c( j; J/ D* r) t6 g! l; S+ _( O" W
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。
/ l- N" M  }" Z6 M% @, m' {
+ `1 y; T. m. s: Y% e2 L4.1 输入特性：
. M3 ^; |3 c7 S+ I
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。
' x2 {6 a* o3 }2 a, ]
表1、无负载待机功耗:
$ G; d- Y; P  |' T

. _6 V+ x7 `$ Q6 W- p表2、输出100%载下的输入特性
% X/ n( Y4 `- b, W0 T

表3、输出PCB端测试的效率特性:

4.2、输出特性：
7 d1 f& Z0 |( N/ |
* {5 m6 j+ j$ Q/ {注：以下数据均为PCB端测试；
9 j% G! B4 l( a. l
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
$ D# t9 t* q$ p2 f6 _

+ ?. S. K0 G1 i* i' N/ T  A9 f: P1 c4.2.2、输出电压纹波：

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。

纹波噪声波形图：

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

# D; {# H9 v+ m: V! r

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

4 J6 R6 s1 T# X' w8 o1 Z

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

8 w2 y1 t' r- I4 S

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
, s% k0 W2 e6 _, s- X' H
6 ]! O) N/ Y- \. }3 Z' @* }4.3.1 过流保护：

4.3.2 短路保护：
0 {3 F1 |( \2 H/ p8 O" u' T2 }- @
+ c' o! \. P! |! {) W功率计限流电流为 2.5A
) l: H& f+ Y) ~, j6 a7 g: j

4.4 动态测试：
2 m9 V  c$ G% e: k! a2 ?6 V* q9 W
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。
4 q; S; p" [# W& t: q, Y) G) H

# l( w) J+ Z7 i& z; u

AC90V @ 5ms

$ ]2 g2 v6 O5 l9 J2 f- Y4 n$ i% Z

AC90V @ 10ms

( K% x- O1 O& |- W2 j

AC264V @ 5ms

* X5 V- ]( M) w5 s6 }/ P

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

- g' D" e& T9 S4 g! b( m注：AC端、VO输出端波形图。
5 H+ U) I0 L: W7 r) O8 f
  ?/ V# {; B1 W' A

. E2 c- F8 f2 D' |  G% N% q6 m; H5 `

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

0 ?6 ]. x9 i# F3 [& L) H2 E05、其它重要波形测试
% }7 m. f; K" X) Q8 D, g. Y6 G
+ E6 ^$ H2 }  w) B* dDRAIN端、CS端波形图：
5 Y7 R$ M& H1 v% {6 z
: P& ^4 V8 o9 o

AC90/60Hz，100% Load

/ }) ?% x1 a( y0 j) K9 B

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

2 F- j9 w! ]2 F% i6 G5 a

AC264/50Hz，100% load

; X6 ]$ H* x, X0 \6 o" u

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

$ ?8 v/ V1 J/ O& j) W06、温度测试
. f6 Y. O* _8 {) V9 X
测试条件：40℃环境下输出2A测试。
! S( ~1 Q" q. F7 L/ r& l

: q4 B6 I2 M- d8 u07、EMI评估测试

- u# w. D) b3 W6 w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

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AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

- w0 ~) K/ |  {4 o

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

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AC230V 辐射测试 PK+AV

AC120V 辐射测试 PK+AV

8 v4 ?) K3 q0 O5 W5 e

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

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