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

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：
+ u2 z% g, x9 Y0 U
01、样机介绍

2 u4 L. N& U( Z* u" k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。
2 f* s9 u! b3 V- J" N
' _) B9 _$ y! |4 J3 M, j; o, \: W7 y

  N, R3 L/ ?  Y$ ?. _1 s4 l8 c

1 j! `1 N) o2 L& y# W

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

  B/ W/ b4 f5 jCR6267SM芯片特性：

; g3 ?1 J# P0 ~" U6 F8 v$ O9 O, zCR6267SM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。

0 b; F4 i( U& A4 b+ g! {4 VCR6267SM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。
# @# v& J0 k3 t9 R
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
+ w% w8 Z7 S. Y1 W9 d$ b# j/ i● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
7 a, b5 g; Y" h3 W- a/ I: s: |● 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
8 A) c  k% L! I2 `3 Q2 S5 E● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
6 V$ `3 x' j- a! i- }8 M● 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
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
' l8 j+ R! W* p1 F: ~( g. L● VDD端过压保护和钳位保护
● 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
9 Y- }& p: Y. r' K) M● 4个引脚散热
4 b' r& N, t5 Y3 }; A- F● SOP-8L绿色封装
& J9 ?) }/ X. v( r5 h
8 X7 ^- f, T! V8 r基本应用
# D- K( |2 U, J# B● 小功率电源适配器
" |' n  i. p4 f( E● 蜂窝电话充电器
0 X! ]3 k! Q, ]7 X1 w' S; N● 数码电源充电器
0 a& x7 [+ ?% U● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
. K1 z" D$ |8 S6 ?& M/ A
典型应用

- P3 u. v' c" N! m/ n+ A* e引脚分布
6 \; i. s4 S+ d& i0 V5 y! u0 P( n

1 ]8 W; B0 G# h8 H$ F2 R引脚描述

% L3 L+ ^3 U+ A+ o, h- e" SCR85V25RSA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。

* v( e' V! j2 H! W4 M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。
. I& W0 E  u, b. H* O4 Z% I3 u. k
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。
9 {, l. w/ c" x1 I( b9 Q( U
2 }4 R) p* \3 ]7 C8 M1 s5 S2 N6 sCR85V25RSA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。
$ W2 f- y/ e5 h. ?4 U5 `- o
02、样机特性
1 Z  z& }) @7 e6 `: o! O! E1 Y
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。
; @4 A, n7 m) u7 q
2.1、输入特性：

5 @3 A; p( j; j2.2、输出特性：
+ h' H& r, F4 K/ N

; F5 T& y1 V" N+ A0 \) }+ f: [2.3、整机参数：

, f# [5 C( B+ z6 [; d2.4、保护功能测试：

& i' D5 _! y. I2 b- N2.5、工作环境：
: g, b0 |4 c/ e

; ]5 p' W  S! `: P$ L) d2.6、测试仪器

03、样机结构信息
9 f! e& @/ s3 E* e
% P4 E! N9 {2 t) `6 P/ A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。
; B4 o3 R; J0 H) [" x! C
7 B8 Q# h5 s2 _. [0 S3.1、电路原理图及PCB版图：
+ B, p# i# W- b& P- ?/ J
原理图：

PCB版图：

) d4 a* M+ q# S/ X9 _. v% S8 \2 g

顶层布局图

5 r# A8 h/ N, g$ \2 ?& }8 K7 J2 r

底层布局和线图

4 d6 [8 m# k' o4 \3 P4 i3.2、变压器绕制工艺：

（1）变压器电性及结构示意图：
7 V" p! Z5 ^* n* t  A9 @7 K5 u

（2）规格参数：

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
  z$ Q5 `2 S( P* S' }* U4 _$ U$ X4 N5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
. z1 K& J: o2 x  p. p6）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）)
, Q% ~/ L9 X: K% T9 S! c8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
' _, H9 P6 Z* `0 l0 q9 J9）成品要求:浸凡立水

8 _& ^: X4 ?5 s' S! x+ T（3）变压器参数:

- k/ o( w4 h# w- X3 Y7 c3.3、元器件清单：

04、性能测评

+ V5 ?6 \& \' A% y& ?* `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：

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。

9 s6 a6 V  E9 w9 B' `表1、无负载待机功耗:

7 C) C: E( [# j- N: r" l$ A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:
1 L2 a! A' Z/ X1 z7 w7 G

4.2、输出特性：
8 t- }, L4 T- u0 U
注：以下数据均为PCB端测试；

) C) U5 p  o5 o" t$ |2 d: S4.2.1、线性调整率和负载调整率：
* y; N: t/ v3 T; {; L

3 m0 r' B9 }8 S4.2.2、输出电压纹波：
! y* ]+ E4 x9 W+ e: d* R
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。
4 J0 U3 a* K6 A. z1 R/ y+ B' S. E
. G5 B# k! _1 N( }7 N

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

. y  \' W2 }4 l$ ?- |: H+ n; S" c: s4.3 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：

' f- Q/ O0 [9 _9 G1 l4.3.2 短路保护：
/ d' b  J. ~) K2 ~1 a
功率计限流电流为 2.5A

( N0 ]& f7 P4 l5 E( R7 w

- j9 ]; R# d8 y! M5 ^+ |2 {
4.4 动态测试：
5 Z4 a4 A+ T/ Z/ S5 B
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。
) r+ [9 E# S2 F0 U1 D

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

2 w& V. c! C8 X# C+ M- E

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

. B# |5 s; t0 C0 G; y8 d3 u注：AC端、VO输出端波形图。

; H. d/ |& Z& K- p2 c$ v

. i9 [$ F: |) n- O

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

! q6 m( l" M5 P5 B# A5 Q# M; d9 {: ]

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
& l6 p. D5 v! e2 c
$ N) S' n+ h( I" j. [2 m+ v! Q' uDRAIN端、CS端波形图：

2 N( A4 ~& T' Y1 V

AC90/60Hz，100% Load

" v6 q* o4 ~* F) y

AC115/60Hz，100% load

, r' u+ {. G: |( ~& f" N! R

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

* z4 v; [9 B0 [+ o" e* W3 ^

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

! A2 l6 U+ J( o

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

06、温度测试

* z* \6 r, f& O1 J测试条件：40℃环境下输出2A测试。

: r+ |! I* C  @! t  z) Q0 ^07、EMI评估测试

# E3 |6 M$ u* N/ Q测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
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

( O( \7 C7 v# g/ @8 e3 U

AC120V 辐射测试 PK+AV

+ F' _8 u% N/ p) I) C3 j

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容