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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3 i. {0 b$ P+ L+ s, b" ?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。
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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：

5 M$ j. Z9 F$ {  Y01、样机介绍

! @1 Z. H$ ^, {7 x3 W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。

2 K, t8 E& L7 \$ }9 g

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。

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。
5 O& W" j5 ^  S+ Q" I% s% M
● 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
  n3 w8 u7 W) @, J! G5 a2 N● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
& S; e& S; N6 E& M' @4 |( {9 u● 可编程CC/CV模式控制
9 o+ l, ^% y: J  {● 高能效QR控制模式
+ Z1 ]3 l4 O. i, [  S● 内置输出线电压补偿功能
* {. V+ S- h$ L' N* B! Z● 内置初级电感量偏差补偿功能
+ o& j  n: Q/ @. \* u. m. W● 内置全电压功率自适应补偿功能
( A0 G+ [; Y: q1 U● 动态负载响应功能
7 Q  y4 X# e) q- |& n" w: w2 }' R● 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
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
- F  Y; |; w3 @8 P8 V( I5 Z  S) ]● 逐周期过流保护
. Q# Y" w2 G" F● 内置输出整流二极管短路保护
/ A1 F# X6 q1 d/ o, G# n● 内置输出过压保护功能
, [# g. n  h8 Q● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
8 m# f' O, Y! X! B0 D5 v● SOP-8L绿色封装
4 A6 s% m% Y4 C" L8 A( c! g
3 W+ a! H; @! J6 |基本应用
● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
2 t8 G" r* q$ E  q" L● 电脑和服务器辅助电源
( v4 [) X1 O" A2 y: V● 替代线性调整器和RCC

典型应用
) t* Z2 r# {/ u, T" _

( M" e# G3 {6 N% b/ N- _引脚分布

% [  l: o7 U: ]! w2 P引脚描述

CR85V25RSA芯片特性：
* m' z& a+ R' V, s6 q7 W5 U3 ?) }0 c& K
● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
8 J' }6 o9 Y! j% ]& P● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
) K. q9 B1 c, A/ f- }8 B$ c● 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。
, ?6 S: J0 z. ~6 m* N( Q! ^
; ?% D+ Q' m7 ^% ?0 r, 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。
0 W; v% y' n1 a0 R5 C, f
02、样机特性

3 A5 q+ m; s- J! t4 u5 Y. t- A6 d. x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。
% P' x  O! o* f$ |5 h
2.1、输入特性：

2.2、输出特性：
5 m* Y8 F9 {1 o; H' q- @+ @& Y

2.3、整机参数：
* K+ ~2 L8 G9 Y* H2 ~8 a) K

! M5 _! R* q* a2.4、保护功能测试：
9 l2 ]# L4 G, w4 p, @

5 r  Y, T2 m% l0 B2.5、工作环境：

2.6、测试仪器
! A$ b; h( o/ {7 _% t

7 D4 e' i( S) s03、样机结构信息

) i3 p0 f! j' z; C# v5 D- i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。

3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：

8 N4 a& y- A* h5 ZPCB版图：

顶层布局图

底层布局和线图

/ \+ X' T7 [2 |- u7 z3.2、变压器绕制工艺：
* r* w5 k, V4 E5 g* |8 O  I  Y
（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：

1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2 z$ u$ N& ~( N; c/ R9 k2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
/ ~% o: H' z! X9 {2 l* L0 G5 H" F4）次级: 三层绝缘线
0 b/ P; A4 a% C4 a& N. u9 [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）；
. ~/ n; p/ m. P6 ^+ g) u7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
; }) \4 `% p! B2 n- I& D1 x: H8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
% Q# u% I' D' y2 ^- Q6 [; A9）成品要求:浸凡立水
) Y- c. m5 {' i0 ]' Q4 ~7 p1 M
（3）变压器参数:

" T6 Q0 H8 Z2 U1 D1 E/ {6 ?. J3.3、元器件清单：
6 R' M; j+ p' U" J  Q% |& P

04、性能测评
- H9 j& O% a  |' p- J
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。
8 w- R' U' y# c) t7 [
5 a. p- [% I0 X% W1 v* ]1 @4.1 输入特性：
3 K4 y  y/ a8 E0 t9 f
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 f' u- ?! h. {1 y表1、无负载待机功耗:
) F. Z/ S: |- i) y; F- o

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:
( i2 y6 Z: e8 k& [( e/ `

6 w2 R: o, A. D- i4.2、输出特性：
4 s, {  {2 [: U9 f1 G/ L7 T7 m
6 c+ N0 u# |" ?* R( ^1 y( c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：
) H2 c' O: n. k1 H; ?) B

4.2.2、输出电压纹波：

1 N8 ?2 ]/ I4 d1 M  i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。

+ |: p$ z3 H( W( z8 E

纹波噪声波形图：
6 ^: N, @5 e2 b" K! X  |

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

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

6 p( N  _3 ~6 M+ w

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

* D8 {; g: x: A& \8 Q% j1 l4 W

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

4.3 保护功能：
; m! ^6 T( f/ q8 q1 b8 E# j2 L
1 G& U5 H7 g1 E, E$ m% Y以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# [6 a8 q8 b9 ~8 O3 W1 Z
4.3.1 过流保护：

1 ?6 B$ @4 P& K+ G% z

# u- b! e1 I/ H% s
% p( }* b1 z) L) l5 {2 U4.3.2 短路保护：
+ D4 k" U- k) ~; M/ s" M, M5 l
功率计限流电流为 2.5A

7 B  n0 T! ?4 m: L# u& w( S) t
- m% O/ \" o$ }  g4.4 动态测试：

9 w. u' E3 U, G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。

& q, T5 B# x; I4 L% J" ?6 m9 C9 e

AC90V @ 5ms

) {3 q& k  N4 M. d) U

AC90V @ 10ms

. \- j- @. K3 [2 H; D8 E

AC264V @ 5ms

$ K/ f: ^$ |5 r' s. t$ T# r

AC264V @ 10ms

" k% b* u! |/ j" Y* r4.5、系统延时时间测试：
, I; u3 N4 F5 b- a3 o+ n
- G# C& x6 S, d1 k1 X注：AC端、VO输出端波形图。
* i8 q# u  h3 b9 i1 g# s) \

- T, @; e( k6 g# z% c

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

9 p9 a2 l5 C. m$ o

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

& j' [% J# q! ~+ Q& J% I' X& L; ^

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

+ O& b  f7 C, c. y5 j0 A# u# F5 P05、其它重要波形测试
8 Z+ k4 g2 {" b0 ]
, O2 X& k0 r+ ]2 gDRAIN端、CS端波形图：
: N3 h/ F0 c9 Y. V; y

AC90/60Hz，100% Load

1 o4 E  W3 F1 }/ t, [1 ]) }

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

7 E+ Y4 Z0 Z, B9 W8 c% v

AC264/50Hz，100% load

$ C3 |4 I$ P( ^9 h$ H9 w

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

7 S+ F( c) P. H& F

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

& z, I. _7 U# L  [( k9 F" v06、温度测试

, `6 b) V8 }5 v5 z$ L测试条件：40℃环境下输出2A测试。
3 y* G; |+ [' P

07、EMI评估测试
2 f, {, Y6 Q2 F  T. s7 \: U7 Y0 o
测试条件：
( _' N/ f: n' `3 _" G输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
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AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

0 C* l# {# f- L* i5 b

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

* `: a- c2 {; o5 b& U& A& L* A

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

$ O* R. q8 P" A  \1 ?' M

AC230V 辐射测试 PK+AV

8 O9 j9 }& X: H  M$ b1 j" z; M" _

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

# c5 Z( ]) H3 Z* |4 m) Q: O8 v( N

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容