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

& Y. t: v0 P4 h, x  \. _: k
! q3 H/ P5 h% Q* @1 w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。
  M  u9 }* o9 B) r: S9 K0 B% e
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：

01、样机介绍
5 m3 ]8 w; x' B
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。

5 Q( P' b9 U. r6 }  C

6 R* s' \- l) {* Z9 U: F/ ~

& X2 z- K- ^4 }7 \5 m, d

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：

) B/ ?% N$ f! }) n% E% ~2 lCR6267SM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。

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。
5 m3 F3 I; C# \4 V9 q  s+ l2 N3 F$ t
9 Z$ o4 d1 q* V; r; p! d● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
● 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
# U5 s: Y" C3 T1 L  E8 P● 可编程CC/CV模式控制
* O3 p, d; m" [● 高能效QR控制模式
( V: \' \  d( d2 C● 内置输出线电压补偿功能
● 内置初级电感量偏差补偿功能
9 k% v- z( Q( c8 A( R● 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
8 \! X8 \8 o1 E/ c! f, q" m- c0 ^# l% m● 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
$ i  ^8 x9 D5 ?, q6 U1 C● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
0 m" l! ^& a4 ^& W' U( L● 内置输出整流二极管短路保护
! g  q: F# W$ F$ S2 w: I( S● 内置输出过压保护功能
4 w$ Q  y4 c; D  W8 D# u● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
+ L9 E/ v7 a% Y
基本应用
● 小功率电源适配器
$ `6 P& I1 K0 q+ K( H5 K● 蜂窝电话充电器
! D) w6 V3 d9 o1 K4 ~' U● 数码电源充电器
) l. J( S  t  c" |1 y. B" o4 a● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
. d7 W4 U+ O' |0 c0 z
典型应用
4 u& I6 z- Y2 W' e8 D3 Y& L* C" |

) F2 L! b' P7 j; B引脚分布
) K& s* j6 b! M( t/ u- d

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；
/ z( \# h# [) _* m" ~● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
+ @8 t" R( v2 `( n$ Q● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
8 ?2 ~3 ~+ h% h
$ G0 H/ N3 T/ Y9 e( X, _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。

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。

! w( F" Z4 A- N7 c& G& l; {02、样机特性

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。

; d! ~" i* z; Q3 M( ?+ R( ~2.1、输入特性：

/ `" X; M5 p9 S% Z2 L0 r2 F2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

3 Z0 m. \* V, j- F' M! ~# H2.4、保护功能测试：
+ ?/ c; H1 M  Y' d5 i

2.5、工作环境：
2 t# K% Q$ A1 Q# |7 t

2.6、测试仪器
% p6 V3 a. i6 E. g2 R; F) B9 _  Z+ g& b

) m' i0 R: k5 [- s, n" `/ w9 X. x03、样机结构信息

9 q7 Q4 F' e, R3 K' u% R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：
- }" i- _  Q/ k+ i+ c
原理图：

PCB版图：

顶层布局图

- `8 v/ I3 a+ C3 Y$ }

底层布局和线图

' A8 A# z# M. K# D" [1 q& b3.2、变压器绕制工艺：
# D+ n7 \! g* k! @' |
（1）变压器电性及结构示意图：
7 z" [* b* `5 A4 {) F. Z

1 G" d* O( w' P（2）规格参数：
+ v% U1 p( d4 q% n1 f
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
$ K0 ^7 K. |% Q) Y$ q- c2）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
2 ~0 b  A5 |7 p9 a3 c3 q* K, D5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
+ B  h* q' L* d: s6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
* n! B; D' ]6 X7）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
( h5 W" R! A1 M) d9）成品要求:浸凡立水
1 p0 a' {. R5 Q1 Z
' p9 k) g$ ~" f" J  H（3）变压器参数:

3.3、元器件清单：

0 K& [/ H' a# L4 @" H
04、性能测评
: m/ s5 _7 b4 }  `) R; o4 r
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。
- V6 p: \! A$ d( Q  }8 D7 e) ~
0 x, x# ~5 T% t! L! c( U8 ]4.1 输入特性：
$ h7 Q0 o6 k# }, e: g- R, c: r
  ^; o' K1 t" u( y9 X  ^& B5 G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
0 a/ O; \, ^/ |) d% w, x8 W( I

表3、输出PCB端测试的效率特性:
9 F; k! h% m, ^5 g  c& e5 c

. d) Z% o6 d- o4.2、输出特性：

注：以下数据均为PCB端测试；

% q% [9 m; B+ b0 \7 J4.2.1、线性调整率和负载调整率：

4.2.2、输出电压纹波：

; P& \) V7 C; F) W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。

" N6 D( A; Z& c$ S& B; G: u

3 v5 `% B9 n) ?( E5 O纹波噪声波形图：

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

$ ?# N2 z' m" |% |) F* u

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

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

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

$ V) \6 E. M8 D; w2 l4.3 保护功能：

+ F, l; D- P# c0 c以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ c5 t/ f: ~- j: d
4.3.1 过流保护：
6 s- A" l" A: ]& E5 x

$ h; j( u; @! r3 z& S" l
" L; q) N1 G2 Z4.3.2 短路保护：

功率计限流电流为 2.5A
7 z1 _# }* q7 l4 _6 c# `9 t
- ^. y- ~. l* f2 t/ j6 B

# f1 z1 [4 n7 g' j" a; M: W/ d$ i4.4 动态测试：
9 r$ N7 L- l6 P0 G3 M& C6 K! U
* O# Q7 M0 y: a, N: A. E0 ~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。
) n+ c9 G+ n) f$ S7 [' P
3 T" D2 K8 q/ e+ J6 k' P8 J

4 O$ l( z; o6 o% Y. ]7 B

AC90V @ 5ms

( s8 z' b  x, D

AC90V @ 10ms

# ?. Q; ]8 z! I6 o; G

AC264V @ 5ms

2 n& x# ]2 Q. N$ e/ z% w/ G

AC264V @ 10ms

# V- P- H% w+ ~' D+ n4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。
! f1 r% z0 U* W) h  `8 s, v
3 F8 v$ ~1 p( L' @6 W- S

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

: Q8 M( I7 O' J1 ^, p& G0 |6 A

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

/ \5 {" C; v. a' P2 y9 F

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

8 p+ I9 b) O" K9 @05、其它重要波形测试
8 Y5 e' X# X1 F3 t2 m0 t. _& r( j
) ]% r6 E- i& |3 B1 `4 t4 k' Z+ fDRAIN端、CS端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

# ~! h) Q1 E9 r2 |1 U( Y

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

; v8 J$ M+ V/ o& }( h- L( A

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

. l! E0 k4 L4 f' v06、温度测试

测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
+ v! O6 S: S- a0 j  `2 }
测试条件：
- ^8 }+ g0 K- x. T2 @: M0 ~输出电流：2A  负载类型：电阻。
% J/ O, f1 i1 T8 x3 |6 e限值标准参考：EN55013、EN55022B。
& S! h# t8 p, L! F; Y9 u

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

8 x; z9 J& b) F3 O3 ]& B  |0 @4 e% V

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

3 M( `$ R3 V6 `' i$ i

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

( s' ?* Q/ f2 n( r$ f$ G$ H! d

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV

AC120V 辐射测试 PK+AV

: G) w2 J. Z: A! X; O- E  ]

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

+ d8 X2 E: u7 e* y# m% g

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容