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。

7 J5 E1 J* j* ^/ t; J3 f8 l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。

3 U! [' H$ ]  K  p+ \' F; d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：
# o+ W) B6 W. `0 @1 `( M
/ a2 ~. N  l' G7 K( y/ j01、样机介绍

( X* t3 I9 o8 y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。
# H0 }; W) [) j" C% H
. P5 f4 g, b$ x! N! H: S  o

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。

1 ~0 s  w) Y$ L: H2 _- N3 a% l7 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；
% n4 A& j  l' `7 y; O  r: {● 待机功耗低于75mW
! J5 t3 R( b$ ?● 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
- v7 ]5 {4 d7 V* l/ r/ z● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
● 内置初级电感量偏差补偿功能
# k: _! e5 s) @" }8 X● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 动态负载响应功能
  H2 h0 w7 F! n& }5 z6 [# O● 内置过温度保护功能
3 @$ o' i+ b, c/ {● 内置输出短路保护功能
0 F. ?1 W+ f3 Y, W7 ?● 内置前沿消隐
! a5 l& E. S2 T9 h● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
. F/ L  E' @2 \● 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
- D8 h" b. b+ h& n: y" ~# z● 内置所有PIN脚悬空保护功能
; u) |& U+ j& j9 n1 x% H- y6 B● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
( C# o/ @/ h; t
基本应用
* a$ |8 b% |! G+ Q  c● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
● 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

6 j: N+ }! E/ B8 c( A* h5 e典型应用
/ M) P$ d# G! G3 r

% T2 P  f+ j" _引脚分布

引脚描述
! x# U. G5 j/ D5 C. j

3 W9 g# ]3 T3 ]/ ]1 m$ x* {( qCR85V25RSA芯片特性：

1 I; k% u9 d+ T2 J* I● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
& W% {4 K0 d' S# v  X. H7 y% y● 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。

1 ^# H6 g0 t9 w8 {$ m, }/ `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。
4 I$ N) J' [( _" U6 ?4 V- B6 i
: _3 f; H& {+ W% Y/ @* E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。

: M, u/ b4 W& t1 q! C; a0 o3 QCR85V25RSA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

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：
# u5 q- E" P6 e2 [) R6 [" ^3 p. C

2.2、输出特性：
4 W7 d6 k) o) J' W7 V" A3 J' ]& U

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

) v, O% @& {$ P3 a- Y1 l5 v2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

5 X1 R5 q  g7 M; j
' j: y9 V' T0 u; E, S) ?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。
4 V9 y3 Z9 [' `6 Z
3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：

PCB版图：

顶层布局图

0 H/ J2 f; [3 s/ \% p' d6 R

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：
0 Y: t! F5 k. E' G& M
& U$ [% I6 W. L5 h; G7 d（1）变压器电性及结构示意图：
  B! v/ c2 r4 ?/ ]% q9 _$ R

, X& a2 \( M: }0 T( w! P. t（2）规格参数：
" t8 n: P3 _0 D& \; i4 i
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
3 n+ g# u/ _; X# L2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
0 y) G# l, H0 {  A2 r4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
* Z4 h* O' l7 [2 z1 Z) W2 k6）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
9）成品要求:浸凡立水

4 l7 i% K% K* N（3）变压器参数:
$ ?/ @& L: d% T5 e3 Z- _# ^

9 T3 \7 J) O3 |+ J: M3.3、元器件清单：

; h* [0 i- _  p& r/ u3 I3 m, B
04、性能测评

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。

* W, I- X$ \* |( v3 r/ z, x4.1 输入特性：

4 R. X% s5 x7 N  e% ]+ Q. t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。

4 e$ C  G% S# l2 a表1、无负载待机功耗:
; G; u% m4 y, W! z, K$ D" q% C

表2、输出100%载下的输入特性

0 z$ F% L7 l- B表3、输出PCB端测试的效率特性:
9 q9 ~2 h+ E8 l/ G

4.2、输出特性：
$ l7 |* z) B; H. O& f0 f
& f1 S+ V& D, M  N+ \8 R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：
5 K8 k* |  D2 g5 I

4.2.2、输出电压纹波：
7 j1 Z" @0 q- k& U# w7 ^3 F
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。

2 d% x: B# b; o0 S" n/ n

纹波噪声波形图：

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

) S- }$ c4 f; H. [& Q: N

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

9 E4 {/ s# j8 T, A$ x# z" M% n

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

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。
( p7 O$ q3 `' i7 A4 d0 W
4.3.1 过流保护：
  X# j* b& M) O# i9 C- D

4.3.2 短路保护：
: R4 ~) r' Q4 y) E
功率计限流电流为 2.5A

% a( \- V# Y& Y( u4.4 动态测试：
# L2 o8 G! r9 {: q* _
- f9 ]  e/ z3 P8 b% d# q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。
, V; d! e. g1 e& y6 p! m" W$ K

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

: H+ l  k9 w- b% l, D

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
7 a9 [3 P% o& b& z7 J
注：AC端、VO输出端波形图。
8 N6 F+ N' m1 ~3 D" H0 ~5 T
+ |- t; q' z4 R5 X

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

3 N& [0 s9 R6 ]: M! z6 F5 B# X/ U

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

: }  U; b3 i& V' V05、其它重要波形测试
3 J7 x( R: M; f+ `8 n; Z8 o
7 ]6 k3 l6 d- XDRAIN端、CS端波形图：
  l, Q4 r/ |! E7 @  I, U6 Y
' M( p/ u& D( o) K

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

- S: ?4 l1 V0 F( B3 U. d9 K

AC264/50Hz，100% load

7 K2 o) m8 f: |( }) x. v

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

* T* ]3 v3 B8 J+ e8 b

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

# }$ `3 q2 E4 h. `4 W5 O: ]06、温度测试

: j6 f( W8 M$ p8 _- w测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
# ?3 W0 W, A( a# x& q6 V" d% Z
测试条件：
# ~* S4 L: Q  m4 A; L! C% }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

9 u& V: W) n( J8 P

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

AC120V 辐射测试 PK+AV

2 O. ]' H5 K+ a# `: R- }

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

) r  d9 o' w+ x6 f

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

/ e& P: J: Y: x6 u* \