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

4 v( |/ }. t2 m% \8 O/ h/ M% Y  {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。
/ q$ r1 d0 l. p! 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。
: h! d8 l/ h$ K, L
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
8 s: z# f) ?$ {  h1 y2 E* E8 r5 o
+ r' Q( [2 c2 d/ ^1 `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。

0 V- ]/ ]- ?5 {, ]$ b& j

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：
0 t+ d  H. \/ s' g( i/ |- r6 o
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。
. H$ D- Q, E0 Z1 L; M
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。

- P+ d6 w2 T/ G● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
9 Q4 U# v% v+ w; m' F" Z3 f1 \● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
- l( [5 v5 w) z' J: B$ `; K9 ]6 p# P● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
6 l& E% k+ L! l4 v2 @● 可编程CC/CV模式控制
● 高能效QR控制模式
) J1 v7 l& o4 g+ A1 O● 内置输出线电压补偿功能
● 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
. u5 s9 l' \9 P9 a● 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
● 启动电流和工作电流低
% S/ q$ o/ [: [1 O5 }; a● VDD端过压保护和钳位保护
* v3 Z5 m2 p' @8 l● 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
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
+ `) N" N9 d) B4 r9 r$ C" b( S) @4 R● 4个引脚散热
, m& t; b/ U, b2 e0 C● SOP-8L绿色封装

基本应用
. a2 x5 O6 C" z● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
8 F& V  R# |; a: \- S5 ^" P  b! A● 数码电源充电器
* e- W, P1 O/ b/ X● 电脑和服务器辅助电源
& [2 o6 F  e5 j' _% `● 替代线性调整器和RCC

典型应用

; G' z1 A7 }/ ~5 C5 W3 N" w* W引脚分布
: h& Z& D0 t0 |- z0 k% o" g

引脚描述
7 o: }# H: r$ `3 u; \7 }  h1 {

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；
2 y4 T1 x8 ~0 Z& \& l6 t● 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。

) r) F8 N: J9 [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。

: i7 Y: z- S9 }& 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。

/ A7 w8 f% w/ |- V: l: V1 o, R1 _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。

$ _+ K% u) {! u  i5 ^# G02、样机特性

- G$ W2 R% x3 F+ Z( R+ P6 o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。
* s- ]/ L! x1 _0 r4 K2 z3 J+ z3 X
( _' Q; g2 N7 T/ X4 C: k2.1、输入特性：

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

9 j* |6 X1 a3 v6 w' W2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

; u3 O6 s* s7 H5 L2.6、测试仪器
& \7 E$ z% L- Q2 g; v5 z2 s

0 q! P& p  _7 p) k2 f
03、样机结构信息
3 E4 B6 l" j+ l/ }
3 L5 a" s( p- M% F3 x2 @. I  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。
& g# W3 L% x. D
3.1、电路原理图及PCB版图：

8 A' x" D1 ?6 |4 f" W/ ?, ]原理图：
$ S( S" H# i8 F  a) Q- L2 T# B

PCB版图：
8 e. a: j) A1 D' D3 I5 p
9 P$ g0 d, J* E  Z8 _, H- b/ I

顶层布局图

! N% d4 r: M$ q( [4 C( G

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：
' y! y, s% R% I; j8 A8 \- F
（1）变压器电性及结构示意图：
* |+ g  M' b, O

（2）规格参数：
9 ?1 t1 J1 T3 N! z2 d7 h2 L0 u. {' y, b
$ `- y  _1 j& [& C5 z4 L' G1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
& H" [% F: L: c; c( [/ O0 ^3 R% {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
* x( J+ H: j/ [- \& v& c' W5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
2 d! f4 W  O" N7 g8 X1 ]7 h
3 o& f( O3 _" ^+ G（3）变压器参数:

3.3、元器件清单：

' H0 }" g2 k) E  |$ ]+ }% |3 P
! W* B0 ?9 N) U. q04、性能测评
# ?$ R4 l1 v* L: ~5 w* A0 r# c
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。
( ~( Y7 n# C/ }/ r9 A+ q
4.1 输入特性：
+ S- l' N" x+ [2 w
6 Y% w. m0 `. E+ x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。
# u& E8 `) {. u, J1 y: D, w
+ O, u" [# [5 Y1 p表1、无负载待机功耗:
& Z( L7 H: P$ d

, E5 @4 Q3 Z( A# s3 q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:
" ]" v$ N4 v" ^9 h# Y) r

) W0 n" M/ a3 q! T. L7 n1 W4.2、输出特性：
7 x6 T0 y) n# `! P' @
注：以下数据均为PCB端测试；
4 f' J, V, ?9 V/ f
6 j1 O2 _' ?$ u" Q) F* [4.2.1、线性调整率和负载调整率：
2 ?' Z- U; \1 g- o2 m# A, t

; J3 C8 L2 x7 i+ v" V4.2.2、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。
* {/ ~/ g  H8 t; P

纹波噪声波形图：
4 x* u$ B# X( B  t

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

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

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

5 e/ ^4 o9 v% m! d. q, ]1 V

Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load

  D& C2 r+ @9 U2 {; d/ J9 O4.3 保护功能：
; `$ K! X' N- h% ?1 r
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：
  [# F4 ]6 L' }+ z; @$ V
) Y, g) A' m5 z

( O3 q  s, V5 x) W2 c4.3.2 短路保护：

: u4 x2 ]: s. R功率计限流电流为 2.5A
" {' j2 g! x* [$ |  f# V8 L

" l. g) i1 Z( t% R
. v' e. {2 {' C8 J; I. }8 u" J4.4 动态测试：
4 ~8 f* ^  ?: V5 C6 p# Y) Y/ d
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。
. X4 o( u4 L7 A1 Q/ V& R
; g/ \7 Z, q2 c) e6 L7 W, Z: c5 `

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

" J7 I: g: A: x4 @% V9 K

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

- k) V+ `! k# D7 p8 F注：AC端、VO输出端波形图。

4 ~: i9 B4 w+ B& _* g

/ ^4 T2 ^5 R* F6 N) K; S3 R3 h6 k/ r6 t2 v

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

; T, a; I1 q0 n! B# i

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

' N& J4 x* O, ~$ @4 F; h

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
/ B7 x6 n8 g5 _" ?1 \( }
DRAIN端、CS端波形图：
+ i5 `; w4 g2 P4 S) G9 s

AC90/60Hz，100% Load

! f' {& @1 _5 ^$ C: S/ _2 P

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

/ _  u# n3 k$ O: Z6 N7 {5 {

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

/ X/ y! H3 R7 y4 P; D: w1 a

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

# V1 h: p$ X6 d! d8 D8 u06、温度测试

9 w( K6 [9 m4 g( Q  U% B9 l  e测试条件：40℃环境下输出2A测试。
5 A. l  X9 q# T

07、EMI评估测试
* r2 t2 R: t% k" P( a6 Q5 P
& F5 ~) R( B0 ]. J* ~  q测试条件：
# B* Q3 g# M. S* l输出电流：2A  负载类型：电阻。
2 i$ E* @3 _# w6 K* U& f) ~1 z0 Q限值标准参考：EN55013、EN55022B。

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

+ Y1 L, X6 a7 e) ^

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

4 ?, ]% }- w9 R% D1 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

+ U# |* d/ m0 Q1 o" E

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

. k$ k) X2 F3 }* t0 K