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

0 [( n5 E& z6 I/ O4 |* Z& J" D
: V/ x% B# N3 c7 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。

  t% B3 Y, l8 V0 o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。
; T" y0 x7 w2 i- V, k$ g0 ~3 |8 Q
) ^7 X! Q- j+ h8 w/ }8 W4 U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：

1 {& c( I. l" v$ j& j4 y% P+ q01、样机介绍
& D- y+ |/ ~. m
' m- }* @. o: X' ~: H# a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 |  Y) U: z8 [& B. T8 L$ S
$ k) C2 n" B' q4 R% c7 t5 {

5 g% Y+ o; T$ ?3 d

$ f5 k# @) _: g: o$ q# t& a

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：

* n# R6 q3 {. o. s; ?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。
8 |- A% r7 \0 p
( r: i+ c% G& r# {5 WCR6267SM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。

● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
' S& K5 Q( M& h1 q, i* H" V% g& s' x4 J7 M● 待机功耗低于75mW
● 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
● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
& P- w) x* b( N' q● 内置初级电感量偏差补偿功能
: }- N* a5 ~. u* o, z5 a● 内置全电压功率自适应补偿功能
' q$ U" {' q+ X' v. M6 l4 K6 h2 q+ ^● 动态负载响应功能
) _! j+ m* m; C; a" ?  x* f! ^● 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
5 C  D5 T$ N$ ^● VDD端过压保护和钳位保护
2 k, }: @, W& a" @1 z● 逐周期过流保护
1 t. n" g7 F6 r1 J+ I● 内置输出整流二极管短路保护
! G6 @4 `8 T; F2 w0 P" O% B8 O& J● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
# o# u4 B% l: U8 G; p2 Q3 c● 4个引脚散热
% d7 t7 B& `* J; F% k● SOP-8L绿色封装
( O6 }! O& m) o4 r
- f7 g9 O- ]- m! l8 h; s; v8 H基本应用
● 小功率电源适配器
' l6 t! P8 T( r6 W! o. A! F● 蜂窝电话充电器
2 X% g, }" r5 {1 c" U8 f● 数码电源充电器
* J; G; ?5 e" M( M* E6 Q● 电脑和服务器辅助电源
. y" ~- Y; Z& C+ J5 ^● 替代线性调整器和RCC
# t: I8 c# E( A, A
典型应用
. E0 f2 h/ w# @6 V- Q; B3 K- l

引脚分布
9 ]6 g1 e3 Q) G8 k: |7 I7 U

引脚描述
6 m( ~# O  \1 N* I: o

CR85V25RSA芯片特性：
, A6 @, ?: T3 s. z( U
● 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；
● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。

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。
$ e4 m$ \+ s: g0 O7 C
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。
3 b' d. b! L  f
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。
8 U( |. a: T$ E7 ~% o6 A* w
( W8 S& @( V6 I7 Y$ Y; G$ G02、样机特性

# ~7 _# a, {% t! G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。
$ Y3 x; B' z, ^
! e0 k( X; `9 B! y& i, O- G" d3 Z2.1、输入特性：

  I! A0 }8 s4 Z4 j! @+ @2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

, E% Q9 c# ~% z# \2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
$ S3 N1 b# u! m3 w. W9 I

2.6、测试仪器

2 T% O0 b* b# g: g1 {9 Y
  E3 \' I8 U! u/ J' b  x03、样机结构信息

, e1 t! S# f; m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 K6 O& p- v$ e1 \+ d2 E1 V, N3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：
% m- i% u$ r! e# t, w

PCB版图：

顶层布局图

底层布局和线图

$ {( H$ E5 [& s1 l3.2、变压器绕制工艺：

- }* o: ?8 Y) i5 I0 m1 E2 \（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：

$ N/ B  z+ K$ L1 G0 ]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
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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
$ E9 g) @) a% q8 w9 ~2 s9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数:

3.3、元器件清单：

5 y# v" o. L$ F. q! z
; Z' q8 f& u& @8 G/ Z3 q/ F! X7 j% Y04、性能测评
2 k: A7 N2 c2 D
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。
- t$ v3 o) M7 @( J9 f6 Q8 n. p; F- }
0 z: \* v8 F8 e+ e4 n3 @4.1 输入特性：

/ f8 t* G( O: k0 K- N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。
8 n$ q3 v; \$ w/ ]1 N
表1、无负载待机功耗:
) p! U! K. v1 [# s7 p

& P5 T4 S6 F$ ?" c" Q/ I表2、输出100%载下的输入特性
5 L2 g- X) b- g

. f) ^! i& K3 E表3、输出PCB端测试的效率特性:

1 ]% G: ^5 s/ e- g3 y; _. w% Q4.2、输出特性：

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：
% G+ M) R% W0 u1 n8 C: r

4.2.2、输出电压纹波：
. A0 ?" A+ @+ ]6 r
% E1 Y- I; l" ]) y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

4 P* l+ Y( G( D; B2 u2 |% O

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

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

4.3 保护功能：
, n& q: I4 A- Z2 M' d/ o* U
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 x4 n: r. J, {9 _+ N
4.3.1 过流保护：
3 X$ w1 Q. N" x# y% H) ^: E3 Z

: C3 z9 q0 b: p7 F9 ]0 o# \
4.3.2 短路保护：
6 ]" s+ N$ k# o. x2 R9 }
: C2 S8 k% Y/ V9 l功率计限流电流为 2.5A
0 n  t' I* Z! a" C8 q

* R0 ]  j* Y1 `; x* _1 P4.4 动态测试：
0 n9 ~0 _) ]: J. t7 q1 |
* D% k7 s* N$ [; _: c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。

5 A; \4 E" o8 Y% `- z% E

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

1 h! ?# w9 f7 s% |/ o$ a* v4.5、系统延时时间测试：
6 s, Z/ c( N- T$ a/ q& _* i
注：AC端、VO输出端波形图。
9 _) R- p( w0 W4 k1 a; f& L

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

: f; h; S3 D1 ~% P3 c

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

3 I' Z6 U1 g; t/ |05、其它重要波形测试
+ I& N; D# K$ z* u$ q  z
! D, ~- f% V' vDRAIN端、CS端波形图：
9 P- u2 K6 j7 N* Q) P3 B4 d
  F4 t* O, E4 y

AC90/60Hz，100% Load

5 i' V$ ]4 X+ ~8 i) V! i

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

! S: z- ~; C6 w

AC264/50Hz，100% load

6 t. D7 Q3 n' y

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

$ I& [& N# K3 h7 B2 J7 Z" ^9 y/ Q! o- D6 Z

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

6 l  Q% N) u" p5 w1 n06、温度测试
+ R; c5 I7 n9 R* X, X% u: S3 \
% y* Q* C0 K4 q( v) ]/ a测试条件：40℃环境下输出2A测试。

$ M( M1 w0 [. ~3 y5 W07、EMI评估测试

测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
) ?  E$ e9 F6 D# O7 h& r3 q: T

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

( d* n. d1 L1 T! ~  ?

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

( @3 z5 A! E9 e  K  u" I

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