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。
4 t& j8 p$ ?  {
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
2 N. I% a+ y$ Y0 N6 _) C/ 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。
, a! o. u5 p3 Z- ~0 I

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：
0 }6 A0 j. v$ Y/ N, L( g& @% x0 C
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。
0 |- h) }7 L8 [
' ]' R+ f  `# a5 p. ?; D6 }/ Y9 ^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。

) k7 o# m$ s% Q● 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
+ M4 x5 }& ~  Z3 }) w# z8 @! z● 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
0 m4 N# U$ u+ Q8 w6 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
, R9 D2 w  U' M; w" e' ~" f● 内置全电压功率自适应补偿功能
! I) }9 Y) ]7 f4 _6 N$ v● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
! V. C$ @6 E  g2 R# s● 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
( Q. Q: Z- C' h: q: X8 |, ~0 W2 j● VDD端过压保护和钳位保护
6 o6 ]& D( T- J9 c7 R1 M! `● 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
● 4个引脚散热
# Q2 x1 O" O. y2 _, j4 w0 j● SOP-8L绿色封装
" a( L; p6 \8 J0 e6 }% k
基本应用
● 小功率电源适配器
8 _: K; F  I$ L* `$ Y* J- P● 蜂窝电话充电器
/ h, l& n7 h+ E" ?, x% O● 数码电源充电器
, a* f: Y" }. ]6 t7 q! B) u; d● 电脑和服务器辅助电源
' a9 E3 j7 a) w* B+ P  k● 替代线性调整器和RCC
: r* h& P( Q/ l0 \
典型应用
$ v+ |6 u" g  g2 j0 D) \5 }

引脚分布
9 ?3 W; ^; i1 a+ U6 l+ N

引脚描述

CR85V25RSA芯片特性：

( Y' o* @. H+ P/ H) f9 K0 l4 m4 A# ~● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
* {- g% a0 Z$ e" i2 [$ H6 d- |● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
, K( t* H+ V; L( x  E● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。

3 R8 E3 R) U$ Q9 \0 t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。
4 j- R+ B! p" M, T" U
) L& n3 K0 j. h* d# F  P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。

( p% V& D; @6 T) `02、样机特性

- C/ I; T# i. K, f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。

( v: }2 a7 u  F% {4 M: \2.1、输入特性：
* C; L9 d- u! F4 \

2.2、输出特性：
: q4 i% i+ Y* S9 M2 C. C% d# F+ G

1 V' @4 Y) H' i. I* M2 ?/ [2.3、整机参数：
: K- ~# X- o6 _! S

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
& K9 U1 I. G. @* i

- \1 \& S% Q0 K& t$ \' u. w2.6、测试仪器
; F# j! \/ `+ L

03、样机结构信息
0 s2 _) G0 M1 K" ?, k: v6 e$ U
+ J/ ]0 O9 ~) ^' C7 V7 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。
# u4 @% K9 K5 c. Y; c3 x5 W* ?
& h! f4 C5 y5 _1 \# L0 c3.1、电路原理图及PCB版图：
4 C, i( P% o% p1 K4 k/ q* Y
9 X# a4 C$ ^! y; X, ]/ n  n" H原理图：

" E) q# g! L' I3 c4 z7 ~: Z! v6 APCB版图：
( O; ~- i0 o& ^8 w; K4 z
" a+ e' q, d- `

顶层布局图

( r' N' G4 y. K: F6 ^

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：

5 G# M1 |! f% l6 A* k9 }$ ^: Z/ c（1）变压器电性及结构示意图：
6 x: c) p' {; N2 Q  @

( H; W( j, w9 n6 Q& s) d% |, v7 x（2）规格参数：

" l9 k8 T  v! x) e! I/ G1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
4 O' V# y6 B3 |' ~  n2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
& U. l+ k6 L4 F# C* N4）次级: 三层绝缘线
, e5 m( V+ O* d5 X) w5）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）)
/ O  f# a/ A" b9 b7 o( M8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

% T2 }& P% c/ @* s6 ]$ J! K  G2 k! J（3）变压器参数:

( B* G9 S' t+ I" O, b" {9 s% R2 i- W3.3、元器件清单：
# x0 h, E9 D2 C- u: ]

3 h) O  m: X- S/ C- y+ M% T9 i
04、性能测评

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。
% l, N  ]( E6 u4 B
4.1 输入特性：
) j& z- n  e" i1 T1 K& j/ }
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:
' p0 j8 S- h9 d- ^. r' v% x

. r1 N* s0 Q0 u表2、输出100%载下的输入特性
, p9 z5 o2 u; L7 M

1 f4 L( `( @$ |- n$ N表3、输出PCB端测试的效率特性:

4.2、输出特性：

/ V. U* E" Q9 n. Q注：以下数据均为PCB端测试；
0 N3 T: w. M2 K% a9 z) e
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

4.2.2、输出电压纹波：

# g, T+ {$ i* U, @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。

% G, G+ }; \0 [4 D8 [

纹波噪声波形图：
, w1 i) L6 Y# U( b

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

) U* ]& F3 p# T. H, e! I

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

" n2 k  C5 t4 H2 X: \) l/ j

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

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

# u! |3 x4 p7 v4.3 保护功能：
  W( t- `: ]. s8 m
5 o4 O& W0 a7 w# S4 }& f. S; O以下涉及过流保护、短路保护的测试。
% W7 j8 _$ \9 q3 {8 u9 ]# x+ |0 R
! s- w3 a+ E/ g1 `) P/ ?4.3.1 过流保护：

" w" _8 B# t2 V

$ U! z, l2 s/ M! [$ @
: ?3 H* I$ L7 Z1 Q4.3.2 短路保护：
# f$ n: T, \2 ?) I7 E
7 g+ Q$ p) A  T功率计限流电流为 2.5A

* k4 o4 f' M% P! P0 Q7 W' A

# W! k" Q" {. @' S6 R( L4 @
4.4 动态测试：
1 u4 T, ~$ s9 y+ W+ |9 J
( J3 ?' X- W) s3 J# S0 S0 ]9 ?+ [) }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。
, A6 a6 u. Z- o$ m7 [4 q2 ~2 F! w" j

% a+ o1 z5 |3 M5 Q  M1 v

AC90V @ 5ms

! P4 B, W* y1 m& \

AC90V @ 10ms

" G3 @. F7 O9 P! \9 y8 [5 i9 s

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

1 |, r/ {5 M. k6 i

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
* c( Z5 q6 F# u/ H" W+ M
& s) ^, Y! G2 e5 MDRAIN端、CS端波形图：

3 L6 b; q$ R0 y, p/ j

AC90/60Hz，100% Load

, U$ z" c. J+ z7 f, }6 X/ ]& w* Q  _

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

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

) f" q) T, A# f: _) ?* G06、温度测试
/ R: X0 e* O. O$ ~6 k% O% H
测试条件：40℃环境下输出2A测试。

' P  }/ x/ R0 U# v- Q- |7 [/ k07、EMI评估测试
5 k7 L2 J5 w" }
测试条件：
5 F. O! \. E$ ?* g" Q输出电流：2A  负载类型：电阻。
) G) k; H% a/ e限值标准参考：EN55013、EN55022B。

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

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AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

9 x) H. a+ R  U5 i/ V) X+ n. Q

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

' v! ~, r' H9 F' M1 I2 j: O0 w" e

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

: E6 A) }* B5 [" y4 g9 \

AC230V 辐射测试 PK+AV

AC120V 辐射测试 PK+AV

3 [) ^! S& P+ r- m: l/ c

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

" s) i1 l% Q2 ~$ S8 i