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

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。
4 d7 E% t, t& K5 F2 n  ?
' y2 i; w9 {, i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。

: Y- Q" O# Q: [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：
% `% s( T0 u3 s' @  k9 Q$ q
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。
: e  O# i9 U5 f
" Y7 t/ t+ M; r) X. [; I+ a+ N

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：
( o4 T, I9 ~/ C2 c, P
. ~0 S! J* L' A& Q3 XCR6267SM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。
+ @8 G' g; H; y" G$ P+ m
0 w8 f& T7 h/ x/ lCR6267SM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。
) d9 G: w2 R# j. n: a
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
6 _( p( I' r0 P0 h: u' @+ N● 待机功耗低于75mW
7 I, M( F% I+ T7 U/ L● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
( M  S: G1 j* S  S, s) _* u● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
+ t5 L4 f; L8 z● 可编程CC/CV模式控制
4 S! C0 F  R) U9 u, i● 高能效QR控制模式
- x& {- f9 N5 ?● 内置输出线电压补偿功能
4 g) q1 N3 f  U( O% W/ V5 J● 内置初级电感量偏差补偿功能
9 [1 C4 U( u4 Y  h● 内置全电压功率自适应补偿功能
2 |5 T7 I! u; Z. o2 J- s2 a) X- M, @● 动态负载响应功能
7 j: ?5 b1 e4 o1 b● 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
" F* b: m# Z3 _% E● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
7 h2 I% {3 F4 \4 m% F● 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

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
/ n- d. I. B/ s& N$ b' X● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC

典型应用

引脚分布

5 l- O7 X  D3 u& R; ]. v引脚描述

CR85V25RSA芯片特性：
$ f/ `' ^& j& f0 H  v; P
1 \) A) e# z  c● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
; x7 D# S, V* z* f6 K/ d● 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。

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。

. I2 x% [# V1 ~* N) n/ ^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。

, j  y3 |& _0 d1 q; Z* C1 |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。
( m6 L8 q! n$ u$ K9 ~
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* ?9 {; v) w4 q1 V" \' ?' u2.1、输入特性：
+ I) f$ X/ T9 _* }' p6 K6 O" w+ ]4 F

2.2、输出特性：
0 }& b% Z5 Q' J

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
. E  l2 G/ l: L  E# w8 v$ K

$ c  H3 U  |6 W% `) n2.6、测试仪器

03、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。
& z# X$ i# m7 D8 U4 z
0 F0 k2 J# M+ N- L3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：
% T: s  }1 o; U# H6 _6 N

PCB版图：

9 g6 O3 d: y1 N  j, X" C

顶层布局图

1 d/ d/ K$ Y. r/ g8 ^& N

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：

6 ?) Q. d( X) }7 X' L. D/ Q（2）规格参数：
0 m6 g4 }6 @. |( E* \) ]$ u9 Y% y
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
1 I: W% B5 }, `' d2 b4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
- _# F" H0 }" q& c+ [6）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）)
: @/ n8 g+ ]3 i7 a& Q0 v8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
0 i; L) m* Q% q2 X# |( W4 Z1 j0 M9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数:
/ S' }* h# w4 P# H, O0 T: v

6 G/ l; m3 A2 f- }: G9 d6 n3.3、元器件清单：

$ N) M; M" A( s6 `! d& ]) I
% @0 s4 Q# J: V. V# t8 y04、性能测评

& n7 b1 X' Z- `+ 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。
$ q( ~* c# o& m% p8 [$ _
' `( W/ A5 X; @+ I: [, n4.1 输入特性：
+ x9 N% T% u3 D. w! I7 i7 v
1 Q( a) r6 i) `9 F0 {, w/ u& |3 \/ Y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:

  W$ k2 l2 B% Z. W. @: `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:

4.2、输出特性：
4 [8 v+ L# X* h  L& @
( N$ S% c7 ?* Y4 `7 `, I注：以下数据均为PCB端测试；

! X: g, W4 }$ F( j4.2.1、线性调整率和负载调整率：
! n1 B- o+ U8 b$ x

3 k. t' |: C2 d% l4.2.2、输出电压纹波：
: M% I- r# E& i! z! q
- Z) o% z, A" N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 T0 ]# }6 f9 r' S1 V
8 ]3 y# ~3 O3 O9 M" x: d4 `9 F/ ?

4 S1 z3 d  P+ \9 [8 N9 ~% k纹波噪声波形图：

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

  O: ~3 S& |) a" P2 K: l5 ]" q4 E; K4.3 保护功能：
# r& ?2 V/ K2 P0 H5 q/ v% r% |2 z
$ \8 U; D% F2 O, K6 H以下涉及过流保护、短路保护的测试。

: Y/ M  D7 P* |7 J: ?" y4.3.1 过流保护：
7 y8 r7 y0 ~! y2 i/ Z& J( u6 G
3 A5 u. f  \" ]6 C! W

! `, p8 v1 e8 k6 [  L' A
# j$ S& D# W. f* }4 K: H" {6 v0 g! V4.3.2 短路保护：
. S$ T8 N% Z9 z1 f; f
6 h, A1 @& {1 Z; u功率计限流电流为 2.5A

2 v2 k+ @. z. E0 {( p& A5 ]' K9 f$ I
3 g/ m0 p, o- u8 P4.4 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。

" w% o( o6 b1 c/ n4 J4 H

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

! b. c3 o& }- Y2 u5 i. W% X注：AC端、VO输出端波形图。
9 ^, p* q, R, |$ n
, d2 g9 ?" n$ }' _  y5 Z& W, P5 E/ J

& N  z$ r* Q) h, P: t6 C

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

( I0 Z7 I& `9 _) j: c5 ]

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

DRAIN端、CS端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

. I0 S7 Q- m4 \5 J7 m! U

AC115/60Hz，100% load

* q, l9 `! h4 a* Q5 F- E/ r

AC230/50Hz，100% load

! i1 R6 v* D' Q! j7 j$ k' Q

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

" a9 D% X4 O2 V9 x

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。
4 O/ q) ?2 @; u* x" [% k

+ ?3 n- w. R1 B. `1 L07、EMI评估测试

& f) v0 T7 R+ K6 F7 w0 L8 Y7 v4 n! K测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
; T! d7 h* W9 \' _8 X5 T3 G3 }' C& v

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

# }7 z5 M7 j2 @" d! x- q

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

' W: ^; Q6 a/ I. [: q

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV

9 R! |% [1 F  t- k' J+ Y

AC120V 辐射测试 PK+AV

5 t( f1 }. c, a6 h

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

, c( ~0 ~# O) d4 A, O/ L2 L

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容