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

% g$ m2 |  O  m6 Y# j4 ?+ V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。

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：

7 ~2 W3 `: z9 U  [- g9 U01、样机介绍
: b# Q2 n; `1 e, @
) p2 ^. m! e0 W) X( x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。
( J4 p1 u  d! l9 R
6 d1 B6 S6 q+ m8 m( K

; p; F+ l9 {  ]

# L/ `" e4 Q7 u, q  V3 r" f

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

3 T$ V0 I+ Z0 ~7 fCR6267SM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。
2 f0 {( A* O$ A5 ]) q
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。
& H' C* k9 S8 W& f% J
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
- |& R4 W$ E4 Z: L- Y* B. J● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
8 T0 ^1 j1 `0 z7 L, H● 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
. e9 a+ S) I( o$ U3 `7 B, p* r● 高能效QR控制模式
' C7 C+ |0 e. k3 ?4 l+ k● 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
● 动态负载响应功能
( U( y8 ^' S! M. ^5 v7 V6 h● 内置过温度保护功能
+ S) \4 G% K" m# W4 x# v● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
: E0 U' H# B: E+ e0 {2 w! O& s● 启动电流和工作电流低
7 S6 [; s6 u, F, R( g● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
  r! I, X. E' ^3 L( v$ P; k& d3 U● 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 ^& U% s" |1 W4 z● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
8 f* W( d5 J! z- L6 g2 ~  U● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
& X; _! i4 Q) V" h# G# C
典型应用

引脚分布
) g3 ?) W8 y0 Q4 _

& R: w+ C' f3 c) U9 V" X9 L/ Z0 A/ {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；
● 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。
$ N1 r4 W* f7 U/ g
& M; b. [- u1 D3 O3 k# j" ^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。

5 a  t' G  M( p, I+ b3 bCR85V25RSA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。

02、样机特性
5 j0 w* }8 D" v. ^2 C
( C& c. R) L4 }. w* g% v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：
4 n" G, m, d5 h+ F

2.2、输出特性：
6 y7 W$ @  p" ]0 u( x) f* i' U

, u! `4 e) y6 l4 @$ h$ z2.3、整机参数：
; z- Q. m* G# q, @' y( [1 F6 b& x

2.4、保护功能测试：
8 s: h2 h7 S, I9 }( P4 Z" z3 @

/ V  r; Q' N1 k3 h: ?+ o2.5、工作环境：

1 O+ V+ k0 W. x9 L1 ^, ?2.6、测试仪器
* q; A7 n8 B9 a7 W1 o/ F2 ]' m  L7 F

03、样机结构信息
  \5 m' S% P; x
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：
  j; A: _+ {5 B7 C5 C
3 D  M: z; _) }8 g原理图：
+ U! d/ W5 O* n) ^' ~2 n

PCB版图：
0 M' \) }2 y' R7 M

顶层布局图

底层布局和线图

9 F* B' t' x2 Y5 m% [! e1 D3.2、变压器绕制工艺：

（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：

& C/ D2 U& I3 G1 b& L1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
# u% L& F2 n, ^$ _/ S; a2）材质：TDK PC40 或同等材质；
  n6 W; m/ D0 W9 _3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
- E3 E7 Q4 g& h  c8 `$ z4）次级: 三层绝缘线
9 l7 n% b5 z1 D- o* K+ y: g5）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
& U. @# l, }; j, c  P  ]0 m3 \5 X8 O9）成品要求:浸凡立水
' I% _/ k" i$ _. r- M& V
（3）变压器参数:
, s7 r1 O$ Z3 b3 S6 X

3.3、元器件清单：
4 ]: b# l' H( V, U

8 B7 @7 @0 P4 i8 Y# X
; L) c% c6 ~0 A5 Q+ l# u04、性能测评

: X; @; [' s* V' w% p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。

$ G4 J2 T" Z5 L5 [, ~  @  r4.1 输入特性：

! ^! U7 k5 Q+ k4 o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:
3 R( h  ~3 Y$ c9 d

表2、输出100%载下的输入特性
+ q* L- A& A. Q

" ]- c, ]1 g5 G) V8 o表3、输出PCB端测试的效率特性:
3 f9 m. t* A- h5 ~( \  e2 x- R

4.2、输出特性：

注：以下数据均为PCB端测试；
" i% O- W2 C0 w" j; ?( N! B. e
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

6 e% d/ B3 E7 o5 _+ i4.2.2、输出电压纹波：
" h$ Z9 w3 G) D( t; U- U* @5 L
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

. o  v, c# C8 K* Z& [/ u$ n

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

4.3 保护功能：
) a# \( x/ e+ C; d! j. s
; P1 p+ r5 C- Q# |$ E以下涉及过流保护、短路保护的测试。

, l$ I6 A) l% o4.3.1 过流保护：
5 U3 u5 l9 j$ W0 }$ x) y, @

9 r& q* ~1 r% E0 a3 _4.3.2 短路保护：

" d9 T2 f3 b. a: b; Z功率计限流电流为 2.5A

6 h' x- h! x$ E0 [4.4 动态测试：
; D3 m; Y, q7 u! m- V- x2 m' W3 z
; u1 A5 L7 b5 w/ r. ^# A5 ]- ^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。

' J" Z- C: O& M8 e6 a

AC90V @ 5ms

+ \+ r& P' v7 p

AC90V @ 10ms

# z' D# ]% x0 y  T& m% w8 d

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。
, d6 j2 J+ ~, n+ u$ ^9 j
7 _, h3 S( O/ K4 |

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

' C' ]- ^: t2 D5 I

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

7 ~) f, J/ C( Z05、其它重要波形测试
5 X) [7 K! }* _2 v$ n
DRAIN端、CS端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

. R7 T: N* D& Z2 ]7 J' b* I

AC115/60Hz，100% load

) V! `( x3 w, c6 L1 K6 A5 c7 _

AC230/50Hz，100% load

, b0 g' e7 [* K  Z7 U( z1 E

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

2 p8 z6 Q' P, [06、温度测试

测试条件：40℃环境下输出2A测试。
; {5 y, X1 _: V- `/ x7 A

07、EMI评估测试
3 k2 l4 r3 g# M9 b. e/ n# \
! p6 A& f+ M/ l. l测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
0 k& U1 {4 S0 E5 M' M1 F8 G9 x限值标准参考：EN55013、EN55022B。

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

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

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

) O4 v% ?  \- w3 @+ `

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容