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

5 J9 [) `8 s# S  L: v" ]/ A/ }1 E, `
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。
  {- F5 a* D0 A) Z
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。
2 i/ a& E7 y5 y! \# ]! H# b7 J
/ y% `; ^* f9 t( z8 y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：
( f4 U" B, G4 C! n) z* O! j
01、样机介绍

8 x0 J$ b) X, L- 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。

4 |. l1 P5 W  z8 K7 `, Q* d

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

$ n" t+ @9 B! s; H* V& \0 D8 |CR6267SM芯片特性：

& v' g7 s# S. y' d3 ^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。
+ M4 `! p9 p/ [' P- d4 w
! @0 T( r! Y2 s* A3 O/ V● 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
, j; D$ q+ F8 v● 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
( v9 I/ V- l0 S3 i# ~4 ~● 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
● 内置初级电感量偏差补偿功能
1 K0 w# M  F7 H/ R3 t9 p● 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
) K) ^  f# o0 k7 Q+ H3 s● 内置输出短路保护功能
; w* L, ~4 `* T. m- {$ Y* \● 内置前沿消隐
, d- l$ [2 I6 {, }● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
7 F1 D' w2 p2 B& z3 h6 W# y● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
3 C' e& g0 u( j9 K1 I/ m; G● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
4 T# g0 }) f! I# ~● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
0 Z; Q/ Y& l8 t/ y( w● 小功率电源适配器
3 Y% W0 q5 E) y, a- r* p1 V8 H● 蜂窝电话充电器
* ]$ |1 Q# {. f# H2 Y, s, T● 数码电源充电器
  C$ L# i# R, N● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
- f' ?- p2 O( z# Q7 i3 W
典型应用

  J/ R4 v. u/ ?, B% p引脚分布
# G7 R7 V: S5 x

引脚描述
+ y% Z# Q+ L5 t! Z  R3 y! n

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；
● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
  z0 T6 }3 u9 ?  g● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
/ L' m7 M) `7 D" {3 F: H/ p6 l" ^
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。

- C0 m1 g5 z# r. @! J* p8 P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。
4 M! Z& B/ W- a# V, D" f$ [. p5 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。
: l: W/ E* T- D. Z6 \( Q! I, c: @+ {
7 S- v+ k. H7 Z# l; c+ r02、样机特性
4 Z7 l4 {9 {0 J- c
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。
6 u% I7 G" H; j3 I- L% D
& e) {5 C4 j( u1 t7 b2.1、输入特性：

, M- y/ T$ G) V& ~- g+ S2.2、输出特性：
& R$ t  O1 n0 b

2.3、整机参数：
, P6 x7 {, c' s% z5 M8 \7 D

* M( x, t+ G; b. @/ b! Q9 q2.4、保护功能测试：
( T+ m! h0 M, ?1 u" q3 s

2.5、工作环境：

& s- _8 m- I: }7 {2.6、测试仪器

" p8 f, ]5 U; ?. S& Y
03、样机结构信息
1 s. F" y; c4 a; r2 N
3 e. O. ?% D- J' q( ^& q3 V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：
  Y1 K* I1 j: @# e( ?/ t+ ~' I/ q2 c
原理图：

PCB版图：

顶层布局图

, x! f  W5 X; ^/ y/ f" a

底层布局和线图

2 |# A: {# t5 ~2 f3.2、变压器绕制工艺：

（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：
, ~/ \' r2 E9 _, v9 L+ K& K
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
- b  e1 W8 a/ _1 N5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
: b9 w3 m3 R7 g! w4 L2 l# X  W6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
( X) V: w$ O" I! r7）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
. X/ G  Y, A2 j+ x% n! C9）成品要求:浸凡立水
+ N/ Q6 B+ X/ B% W. K$ C
3 X9 x* W, |1 `) G, B（3）变压器参数:

& ]. b! A6 P* e5 C% u0 o3.3、元器件清单：
6 d& B1 h' S& S) d/ Y: x& U% q

& ~. _" E2 ]9 J& p04、性能测评
' R5 n. @! `/ P& M: A! |  ~4 x
: L* H1 Z, q) v3 _( t$ K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：
0 q/ C6 u0 L' {0 ?
: t9 j4 ?. u! I  S5 M: r4 a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。
" f. ?! S8 ]( \; e' F- I
( a/ h, h* R7 F; G2 C% e/ \. i1 o表1、无负载待机功耗:
+ t; s  M6 k' ?) T9 G* ?

表2、输出100%载下的输入特性

: f4 B, t. r& i3 W# [1 r表3、输出PCB端测试的效率特性:

" S$ T' e$ V8 f  q6 z4.2、输出特性：
0 ^2 k; o7 p+ h% M( A0 S" j: H; g
% ^. N3 [) ?' |6 y' M! D2 x注：以下数据均为PCB端测试；

3 h5 }: y; Z+ `, ^6 I4.2.1、线性调整率和负载调整率：
' c8 \0 f$ _( l' Z

4.2.2、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。

纹波噪声波形图：
. W/ R( B& Q1 w' G

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

8 D3 ~, d5 Q$ `6 p. o$ r/ m

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：
; c' `, m, K5 N- ~6 r
8 i5 i) e1 D) v9 X" a6 t7 M* ]以下涉及过流保护、短路保护的测试。
, U* V1 t) ~' ?; o
4.3.1 过流保护：
: j, z7 W+ N# l( F( e  h

9 c6 M$ a. d$ ]$ p& b4.3.2 短路保护：

功率计限流电流为 2.5A
- @) C" U6 L; c" U
& Y  w0 x8 y: a4 ~

: h9 D3 {; b3 D: \" n* I- `4 ?- Q/ `
4.4 动态测试：
- J. x* k& L2 Q8 ~3 a& u
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。
( e- @+ F' W9 \1 m& t' h- L6 k  \

AC90V @ 5ms

, |# {- @! V; q. o8 j% [3 f  o

AC90V @ 10ms

% o2 E1 E- W9 t) m6 e9 b% @: i

AC264V @ 5ms

9 d( n" t3 j# S

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
$ Z+ Y+ H1 x( @1 x3 U% p$ d
注：AC端、VO输出端波形图。
, H- {' L- T2 `) U8 z9 K6 b
6 k3 f9 }( ^- J! D

7 D2 [+ V4 r+ K7 c

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
. G% j" {; z9 I- ]' ]
DRAIN端、CS端波形图：
. ]" a+ J: h2 |9 _
4 h, T# v0 I/ L! {- j

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

7 s7 m/ Q4 e9 e1 h

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

* f: @' V0 ~( Y7 p' b" ?! b$ ^. E: ~& @

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

06、温度测试
+ E# q5 O/ H* c0 A
测试条件：40℃环境下输出2A测试。
. A% o/ H% ^5 L9 ]6 x3 q

" M( O/ W. e' c0 U07、EMI评估测试
9 D9 m% L, U: S' b
& L; W  V4 }% e: B测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
0 _- M) ?: Y5 ~- a  V6 ?- n& K限值标准参考：EN55013、EN55022B。

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

, H  N- f. A0 G( c# c

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

* H$ [# B; f7 `, m, Z$ ^" m2 o

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

6 B5 m  \9 H7 V! }

AC230V 辐射测试 PK+AV

! m* a* h6 S# Y8 [7 _' l* {

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

/ p( Z/ o# v+ b& Y. o

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容