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

8 t" z, d( N- b( R" S8 `, T
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。
* H4 l, T" }$ R- H: s' a
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。
. h3 N& ?  p) M' v" \( c1 T8 R8 H. L
. Z2 ?. t3 S# m7 a7 E+ k7 T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：
+ d" M" E( F4 Q( c4 t* g+ k
1 \5 T% x, w* P$ c3 {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。

+ p. o2 D! h$ m2 Y* Y% A" J, L

( N7 j6 N8 J$ L% Y

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

2 V* r" T/ R8 B& [$ G, eCR6267SM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。
/ o  P' ~  e/ ^: o& I
5 T# v/ I6 g. _. R, ~3 p$ l) C1 H, R+ cCR6267SM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。

" O" K2 X6 s' q+ M! B# {' y* {● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
% j' P: U! A& Y/ \- \3 q● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
& H- t. I& ]5 R( Q3 H5 ~& F8 m● 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
/ X8 `2 ^+ U9 `- V4 F2 z● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
# h& t+ v- E/ u) q9 v  R● 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
+ K" U6 C4 g; v5 T6 ?● 内置前沿消隐
6 W' C6 k: e) K3 f( Z4 P7 z● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
6 Z$ o% C: Y" @+ p. D5 }● 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
7 U% h7 B/ Q  m● SOP-8L绿色封装

% i# u' S$ ~( G3 w基本应用
● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
5 T1 [4 O- j. _7 k0 U9 }/ G" `● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
6 F. c+ l0 P  L: G● 替代线性调整器和RCC
( y; T0 i& B+ |
典型应用
/ G' G2 d- I# N# A6 X( D

引脚分布
" ?  n: f; S) z6 ^3 k. G

引脚描述
8 {% s% s, p- |) N2 w+ M1 X

8 A9 e3 ?0 }5 [0 cCR85V25RSA芯片特性：
! C- o+ n; Z- G5 c: i- i0 J+ c. w
, [/ ^, c$ @! L+ N0 ~. b● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
% P: T6 R7 p% Y6 R● 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。
8 \% n& }9 y7 r6 ]+ ^, o) G. ^3 ?4 }
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 y1 R% Q8 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。

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。
6 x7 f. \9 Q, n8 _6 ]
02、样机特性

4 [) j" |/ a6 G% t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：
( e7 C/ Q8 S. y4 }4 j8 b

& }- y9 K% X' r% Z$ S: s& E2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

4 K6 V# S! S8 o2 p" O% O4 o* ?2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
: z2 C" d- m. Q- }* E% u

0 O# L  ?/ |. G( U6 m+ Q: k2.6、测试仪器

& N1 Q( X6 q/ Z3 Y
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。

- t+ Q% i" c; ^3.1、电路原理图及PCB版图：

& A. D: A. u1 K原理图：

PCB版图：

, n2 J* H5 ?& j/ Q

顶层布局图

底层布局和线图

" U, P# s  u: z1 P3.2、变压器绕制工艺：
/ S* ~$ C6 b! G! i3 D8 k
/ J! m6 [! H+ |2 D8 u（1）变压器电性及结构示意图：

1 w7 c! l) I" H1 i（2）规格参数：
- x& K2 {' Y' N+ |6 T% o9 [5 g2 x
3 s( m! J0 K* y. L" y/ N6 f1）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
5）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）)
9 H! B9 p& z1 s7 n( U8 f" [* C5 O8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
) `8 n. K( o# y! v9）成品要求:浸凡立水

/ s# _- m7 [- x3 W（3）变压器参数:

* V. L: r: C7 W( K; ~3.3、元器件清单：

04、性能测评
, o+ S& v: Z  P& S1 W. x
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。
3 m! J4 T) [6 x
4.1 输入特性：
) x& y' E0 n$ h" w
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

表3、输出PCB端测试的效率特性:
$ H3 ~/ k5 `4 S* b2 e" I% j3 x

4.2、输出特性：

- p- M! f) f) u, D  e注：以下数据均为PCB端测试；
" [2 v1 e5 \5 r% p% e- J
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

% t  B# R/ Z2 n6 S: s0 R4 ^4.2.2、输出电压纹波：

! O$ r2 J0 A: }! O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：

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：

8 v  k& ~1 V/ _( C9 [3 J. `
4.3.2 短路保护：
9 q1 e2 q8 H! F- O
# |" r% u; [1 A" Y/ I! u) m3 Q功率计限流电流为 2.5A

: e- y1 R4 k3 @6 ^: ~& ?

" C+ e- o7 y- ?1 P! d! X
7 f3 l4 H$ G6 w4 J2 b  }6 [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。
& ?+ r4 U( E% J! n

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

+ F) a: a  N" J- v8 v7 h

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

5 B; H/ ]+ m1 W& ?0 g4.5、系统延时时间测试：

. t0 N& x8 R: y$ C% k注：AC端、VO输出端波形图。

0 ?1 f; @( w- @; Q

9 U3 d' U2 J: d5 F- U

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

) ?9 e% w  B5 l- G( f$ n) }

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

( |4 D! ?+ ~. f3 D# o2 _

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

1 z4 U# G' P: m0 H/ Z1 W& {3 A05、其它重要波形测试
- J& B6 w; t3 L: n( s
) k. Q1 t( D& a, g0 TDRAIN端、CS端波形图：
, j% S' T/ q6 w: X% \

AC90/60Hz，100% Load

& a$ V# ~) u- A+ ^: {5 t5 a4 V

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

0 }( n6 K4 V" ^0 V0 b9 l. O

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

6 K% P0 Q6 I9 D# S; C* Q

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

9 S- `1 e0 Q% T* E& v06、温度测试
0 ]; p( H9 a; r- A
测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
1 q; c: D: R4 {; k1 I1 [4 Y; H
测试条件：
4 K8 W( O# w$ B# i: g+ K" E; w输出电流：2A  负载类型：电阻。
- m+ \4 R& Z7 H限值标准参考：EN55013、EN55022B。
* l7 P' q/ c8 q0 X3 v

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

0 b. o1 T7 o8 ?: q8 v+ Q

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

: k7 Q9 }4 i) z' p5 s( F

AC230V 辐射测试 PK+AV

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