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。
9 d* H  w1 z. V6 J% t" B. T) W( S
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。

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：

8 |5 C3 z$ e1 c/ @# Q  b+ }  C5 E01、样机介绍

6 F  [6 T1 `, W" |( |! p. l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。
! f/ M& u+ C! a" |1 t0 r
; q+ p; s5 R: c9 e8 x# q# S6 \# k+ W

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

& G, j  @4 ]- n6 B3 p2 c6 T) NCR6267SM芯片特性：

% j" o! X8 S( \+ ^0 w3 \7 J. k5 Z1 cCR6267SM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。

: Q& Y4 ~: Z! Y2 S: mCR6267SM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。
: q  h' @1 q4 a4 O5 ~% k$ \7 {
; x" x9 P6 K; u# |# \● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
% Q0 y) }3 y, P! r5 I● 待机功耗低于75mW
! `: M+ M+ s" W  Z2 C5 }● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
3 c5 N/ i% Z) [/ T● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
" [( M" x! B  N% D0 D  S% U● 可编程CC/CV模式控制
● 高能效QR控制模式
6 L7 |2 C% `% y● 内置输出线电压补偿功能
1 n4 R; Z3 y: N% M, D● 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
● 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
& b0 }6 f7 `) ~% _5 I: i● 启动电流和工作电流低
4 d5 F& ^: B+ J● VDD端过压保护和钳位保护
; D/ D" k  X% G● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
/ m' j- H9 N" m/ x, o5 Q● 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
4 p5 v' G) z/ H% `% f● SOP-8L绿色封装
7 g5 f, G! z6 V* x) l! b! G
基本应用
# C& F' e6 W, v; l# o1 }● 小功率电源适配器
$ R! ~8 ^, u3 }/ `● 蜂窝电话充电器
4 f& Z2 u/ o) W● 数码电源充电器
/ v/ A2 ~: m" e# `● 电脑和服务器辅助电源
0 L. x1 F0 S0 g8 `( U4 Z, j- A5 |● 替代线性调整器和RCC

典型应用
* F% q& w% a$ i1 O0 Z5 e6 u  q. M

引脚分布

引脚描述

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；
5 v/ w$ H. n3 S! l" r( ^● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
+ c/ G% ~. B$ k4 i● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
1 \, J. [( w  D) 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。
4 F4 Z& ^2 h0 n! V" |- J1 H
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。
# ?" Y/ O! h6 X9 h% S
9 {( J0 \* H/ ?" D+ nCR85V25RSA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。
- X7 u: D4 h+ J3 r
0 ~  g. w' P0 R9 Y02、样机特性
7 \, B5 C9 v" V* f2 d- o+ ?. d
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：
) s/ R; X& e+ U4 \  Z

0 U3 r0 A' E; C2 w: b2.2、输出特性：
" Q5 Z# k* v( V

2.3、整机参数：
9 x! e. D6 Q0 ]7 e

; C& [2 f$ P7 z: l6 I3 O) s( K; [2.4、保护功能测试：

5 J1 ~, J  o) l2 D. ?; ^$ b2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

1 r8 e+ X2 b& \$ y
03、样机结构信息

  {" n" k; u, w( `$ k8 q# E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。

. I7 K- B. Z4 U. H  u, q: E3 x3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：

PCB版图：
  w! D) ~4 F" P1 p$ s+ L. j

顶层布局图

* W$ D/ J, g  @4 q8 X3 d% {" U  S" {$ ~

底层布局和线图

1 E6 i! A; e+ B  n3 W; k8 @: O3.2、变压器绕制工艺：

  l8 L1 D) C* @7 }1 a3 c5 n& ~（1）变压器电性及结构示意图：
0 N. }) h7 |" b1 k

! @' r+ H: Z, m" S1 F, U" f8 t7 X（2）规格参数：
3 [3 h4 m5 Z/ j" _8 z
* x" h) E5 ?) l* f1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! f3 w' g5 r0 i" m& Z* \, t6 t3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
: H& W$ k( w0 X& U+ F4）次级: 三层绝缘线
6 J8 p& \; h* Q5 u8 n, C5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
9 e3 o1 [: N+ S( n) _  K, Y8 F! I' T  S6）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）)
1 H2 ~" A4 o' ~- n; F) Q& }8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
6 {5 X- l$ B* L  s9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数:

3.3、元器件清单：
/ q8 Q' R2 X) z. Q$ t% R  S

  ~( }4 s5 X/ B6 g. S( \: x04、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。

4.1 输入特性：
7 M" _1 r% n4 T: K' e& ~8 M
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:

表2、输出100%载下的输入特性
$ ^* {- D4 G, A! X/ m# A

9 k( C2 \  y" d) v$ x1 S表3、输出PCB端测试的效率特性:
( r8 v- N( L8 ?

4.2、输出特性：
8 _1 c5 H9 Z- }  }" l6 t9 y4 \
注：以下数据均为PCB端测试；
2 W( x8 F. R' ]
* A* [+ T4 L& U4.2.1、线性调整率和负载调整率：

6 z1 n2 _' n% g4.2.2、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。
' H0 l, _& z; G3 e% A' f
, P; p9 d, M, E9 X; A

1 Q  b0 m6 T5 I8 x3 y+ J1 _. o纹波噪声波形图：
& C0 Y. t! _! n4 \; ~/ C: v

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

2 c& P" c1 T. b' i3 F

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：

( T, A; L. |. X* q' Z+ u以下涉及过流保护、短路保护的测试。
/ n/ g0 y" b3 A3 }) \' \. p9 `
4.3.1 过流保护：

7 o/ ]$ ?( h. l0 k
4.3.2 短路保护：

! H$ s6 {+ c0 ~7 |功率计限流电流为 2.5A
  b) E, z4 v: b5 d) u. L

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。
- z5 W0 o4 J0 L" H

5 r8 h# Z, Z% |% ?

AC90V @ 5ms

" a* H& a. t0 d5 y

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

  x3 X. I2 d5 I% K. k3 @) _4 h5 ^4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。

% ~( y: `- j5 D/ {

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

* s- B/ c8 \- q* A5 C

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

DRAIN端、CS端波形图：
9 P! W# b- U, J
' j. j" G, Z. m% Z3 h- T# Q1 m/ I

AC90/60Hz，100% Load

  t  U* x6 F- M: U* J9 C

AC115/60Hz，100% load

' e0 ~) F  a1 o, z1 r+ J

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

+ V4 J$ s  W) q+ X

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

0 {  l( R* N- S) T3 w

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

06、温度测试

& O! J8 N. u0 i3 m; y& Q. ]测试条件：40℃环境下输出2A测试。
* D' s( s% X- D; g

& [/ E% r- P  G. t07、EMI评估测试
8 A; H8 L' j- I2 V0 h5 F
测试条件：
) i# h& @9 N% F* g: v3 S输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
8 k7 u. v! V& U# Q# c

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

9 o: O1 Z+ Y5 u& W0 K( l6 |) h+ e

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

* f% }1 [  u" J& \, c$ N9 z1 g; Y

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容