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。
% c8 D  P) i/ V. p+ Y& g
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：

01、样机介绍

/ S0 Y' J! W3 r& ]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 R+ U- _9 {$ h* {9 I
2 w  e8 }  b. [5 m3 m; ~0 ?5 z

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：
  o5 D  r* c, v
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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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
  T! |4 G! V% V2 b● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
+ P8 F8 e) f1 ^* m7 i2 M● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
8 H3 E8 w" p9 q( X  ~● 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
, B8 c: f  S$ x: s8 u● 内置初级电感量偏差补偿功能
0 U2 z  q# T( Z8 y+ M3 R" I$ `● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
( I' i1 y! \- v● 内置输出短路保护功能
" r. u/ }5 M' m9 l4 m● 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
' w: i  o& `2 |4 w● 逐周期过流保护
1 D5 n/ D6 p. g+ |& ~● 内置输出整流二极管短路保护
8 E, R8 w" i3 P* {  ^● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
0 {& z9 B# e* R& X. C/ z- f● 4个引脚散热
3 [* A0 A! `) @* U8 u● SOP-8L绿色封装

% G/ q$ H7 U: k6 F$ `6 J% x基本应用
● 小功率电源适配器
6 D$ r6 m! G( t● 蜂窝电话充电器
. {1 I9 e( z# ?% @5 B. T3 p6 ?* b1 Y● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
, d7 ~) t8 v2 B: S● 替代线性调整器和RCC
, k* Q. Z/ X2 Q+ i  c( \& F
典型应用
" u6 b, I) p9 z4 Y0 H9 Y3 E

7 H% ]/ k& [# U5 N$ h! c" w引脚分布

  e! `4 \: f- g引脚描述
: B1 n  u6 M5 C# V& ?. t4 x+ d

% A% ]0 G7 P1 j+ N% @. GCR85V25RSA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。
# O4 c0 g) C- H$ M% P" f4 s
, m+ w7 t/ e6 B; S$ S% n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。
5 c3 O1 C  w5 T4 [& a- ~
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。

02、样机特性
; l# L$ o# l1 H
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：
- v: [: w% ^: Z9 I: p

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

2 D! z& s; p$ d+ N2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器
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+ ?' d  M7 u  o9 ^, M+ W/ c8 l
% ]6 s5 @( k, E: t$ k03、样机结构信息

0 R/ z  t& t- K; _) C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。

: r. y+ z1 E. b5 ?" j8 H3.1、电路原理图及PCB版图：
# e% H; v" R9 Q8 a
原理图：

PCB版图：

顶层布局图

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：
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（1）变压器电性及结构示意图：

- j5 S& ~" Q/ D（2）规格参数：

1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）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
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
! i8 |! u+ W4 P- M4 D1 a6）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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
! l. W; v7 p! g# S+ k/ ?' v& x9）成品要求:浸凡立水
3 _3 m) e; d3 `4 b3 v8 x- V3 O
（3）变压器参数:
+ f/ @. o% o3 M" q  o

3.3、元器件清单：
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* u! j5 k2 v/ P8 C+ V
& ~3 M8 T) Q9 ?# U. \* T0 f6 U04、性能测评
( a* H+ M0 G1 v" ?- y+ f( h
, K) G" a) K$ N+ F! r. ]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：

8 d2 C, y8 t; I  A4 O9 y8 \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。

5 ?7 H+ L: Y, E* [8 D5 q9 s# j表1、无负载待机功耗:
/ {: U& ^. L5 e: Y0 o, \

表2、输出100%载下的输入特性
/ J3 m* X* N+ `6 m( c8 e

4 }. Z$ n9 M6 a% X$ C表3、输出PCB端测试的效率特性:
) P- H8 n" ]# Y' j4 H& ^8 V' L

4.2、输出特性：
! k& f! ?! A. `; _, v
注：以下数据均为PCB端测试；

" ~9 q& @3 u1 s1 G% D/ n# J4.2.1、线性调整率和负载调整率：
7 E# @9 z4 x1 d9 e/ l9 O" g

4.2.2、输出电压纹波：
! {3 W; ?" X5 d9 ?
2 {& R: A( r$ m% x6 ~) B8 T4 K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

. X+ [& Y  V# S2 w

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：

% X4 |4 U4 M7 d) t' @5 t以下涉及过流保护、短路保护的测试。

- c' G8 o- ^" H5 T4.3.1 过流保护：
% Y# u$ P8 n2 G8 I6 ^0 |

& Z# ?8 ]* v5 x4.3.2 短路保护：

; Z5 S0 X) z2 \, u- h! u4 y功率计限流电流为 2.5A
/ {7 G3 t6 h3 x( d+ o) X
5 `9 l4 a5 ^! h! U

$ n* H  j( m9 Y0 T" A
4.4 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。
% {8 ~+ u7 K9 P4 W4 k% D7 x- Q

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

( @6 Q1 ?0 |+ i$ P1 I; G9 w

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

2 G3 x' k: ^/ n% g+ S注：AC端、VO输出端波形图。

7 s& s* m) z4 f/ f7 i4 E4 |3 |

. U2 X4 T* s; l7 s

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

! {# f2 P3 g8 J: [

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

+ O  H/ o  E2 b+ N, t& }1 F* WDRAIN端、CS端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

4 Z; B7 x& {0 F$ M4 d$ m

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

" a& l3 d2 @2 s& u: }# \+ c

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

* z2 |7 _4 G! @

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

06、温度测试

测试条件：40℃环境下输出2A测试。

1 M0 Y+ u2 H: Y6 [2 t6 n/ `2 n07、EMI评估测试

测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
! t, `& j# d- J$ p* B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

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

' D/ Z' j0 y  W

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

' P- i3 T: |8 n, t8 ?' q8 D! U

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容