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。
$ h; f1 D2 ~+ G' a6 z6 J1 a! V
3 ^3 T4 D9 {& m( T6 ?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。

! z% h: a: a3 b5 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：
1 c' x3 v& {# \- _# _
01、样机介绍

. s  [! S# q; f5 T& S2 M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。
; @& N: G9 {: ~8 o1 F* W

8 O0 ~3 \! Q" d

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

! h7 W: |+ ~( I8 d6 a+ ]4 t! n1 D& pCR6267SM芯片特性：

1 A2 V3 C" _$ qCR6267SM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。

. `3 ]. X5 K3 |3 pCR6267SM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。

) p' y- S& q5 ~* ^" 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；
4 N; p; r  a  g3 A; H● 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
& A+ e, h) d3 k. M0 k# Q6 v● 可编程CC/CV模式控制
+ _) l6 W# N, _# x3 Z8 P2 n● 高能效QR控制模式
" d$ A( j. }1 {. Y8 @8 F● 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
● 内置过温度保护功能
( h2 z( U9 F5 o8 j● 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
● VDD端过压保护和钳位保护
0 X" _" {" }9 I- a1 s3 z' Y6 _● 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
* I8 u" J. P  P, m9 Q● 内置所有PIN脚悬空保护功能
! V4 d: H% t. P. g7 C3 O* {8 E( x/ `7 T9 q● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
( e+ j( T4 x1 D2 W# \6 Y
: s6 H% ?2 @+ X# _, ]- _基本应用
● 小功率电源适配器
2 ^% V+ }) h4 x9 g● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
( Y% H' e3 D* ~● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
* s/ K- y0 W2 i2 @% J- \
典型应用
$ y. p# A8 N+ y7 z2 o

/ |  G, N. r2 p, a1 D" C6 b引脚分布
# h5 S- T: Y4 a; X( M( y

) E# N6 ^% E$ |- h) U: @5 K引脚描述

CR85V25RSA芯片特性：
' x5 E8 U0 j! q6 G' p
' @4 q& c3 i/ k; s) `3 I● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
9 d+ y5 I- @- F' R  [● 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。
9 R7 ^" T- i& @4 b- U5 G
# `, V8 G2 n; V( |( M6 i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。
+ d0 o  B( x8 a1 B6 [
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。
* N7 v1 _9 c" e
02、样机特性
: L! J, J& {! }2 R; e
" C/ V9 B4 i; P$ m. f* 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。

: o" Z( [3 ~: N; I& i2.1、输入特性：

1 X5 m! M: Z) Q* ?* l* t' {2.2、输出特性：
' t$ }) N) {) k; [- l

2.3、整机参数：

6 d! k5 a5 ^+ W1 ^! G# j2.4、保护功能测试：
4 z- r  w3 P( J4 z

* ?4 z. R  i0 ]7 K8 h- x/ L6 m: }2.5、工作环境：
) a: |- U: N$ r( n

; j- C: D+ g! x1 s! K: K9 ~2.6、测试仪器

03、样机结构信息
% w9 E. l' g" X; }# e
' c7 Y9 _0 B! ~/ e4 k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。

' t1 d8 U* Q6 Q3 A1 v( c3.1、电路原理图及PCB版图：
$ y# @- y9 k4 o: i$ S' B
9 Q+ i) c/ [* D! h9 n5 |( F/ C原理图：

# b& i& w" ?* z) E9 uPCB版图：

顶层布局图

底层布局和线图

5 f( P/ v( Y$ v# r- l9 l. n3.2、变压器绕制工艺：
! s8 J7 L* e- W$ q. f& ^
, R( Y1 o* c7 p. O! a0 I4 z（1）变压器电性及结构示意图：

# m  ^, z3 I2 S* C! d2 H# A- R（2）规格参数：
0 U% V3 |* j8 \7 n
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
+ Y4 {) D" B! i; R2）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）)
& Y8 ?5 ?( s, x8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数:
( @# V$ t* [1 G

, k$ ^) C0 E' \9 K& u: _3 R5 N9 l4 z4 K3.3、元器件清单：
7 q. @* s0 [) }2 y" d! R, ~" k

! t, K5 x% |7 F- q
! E2 N/ y0 U( g0 A8 ~2 i$ x! M04、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。
8 @& I6 U7 X0 B; ^
- ~1 ?1 z3 }$ y/ j4 @4.1 输入特性：

0 `! n. H  c$ S5 z  k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。
. @+ v1 I( E# O/ T% @$ e( l+ d- @6 I. G
, i$ T! q6 m5 n表1、无负载待机功耗:

8 Y0 C8 o- m) Q- R( g6 d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:
. ~7 b$ M" n) M: t# A

0 L" m. L. i2 g4.2、输出特性：
! X6 M1 A' W  l/ q9 S6 r5 Y
6 t: i8 j* L: }' q注：以下数据均为PCB端测试；
8 R2 j. ?9 H7 |" g' ^
$ a1 u0 U* V" z1 r- b8 n4.2.1、线性调整率和负载调整率：
0 g3 y! _4 ]9 d3 t

4.2.2、输出电压纹波：

3 O. Y1 Y. E8 Z4 k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 k! {  ], a* }: N# s

1 D! h, U% r3 P" l+ x纹波噪声波形图：

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

/ c! \. e+ }; Q7 u% \2 y, S: X" B/ s

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

% F/ r$ Z5 U% c; F1 O2 {& W: ]

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

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

4.3 保护功能：
$ `6 ~' ]( F/ ?9 j, c
7 P9 r/ c4 n! S+ Q0 L" I以下涉及过流保护、短路保护的测试。

0 U1 Z5 v3 _& b" H% K4.3.1 过流保护：
2 Y& q1 M  i4 B! |9 |7 y* B3 e
8 Q6 x4 Q* ^3 G) H

( p' ?$ y* g# \: o- j
! A! g$ L7 q8 j# r) K4 I. J4.3.2 短路保护：

功率计限流电流为 2.5A

+ M: D/ u9 u/ S# W0 m

4 s% z8 ?3 P, h# y4.4 动态测试：

/ e4 z8 M* u6 R; u4 l) \3 u) Y6 s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。

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
" J! }# d& A4 K
注：AC端、VO输出端波形图。
& U+ n0 u9 A+ X3 a: s- Q

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

; l: E' v8 o: V0 F7 {1 w  O

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

% L- H" I6 |0 e& N" G2 q& `DRAIN端、CS端波形图：

7 P( c& h7 o2 q  i

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

0 l0 P" n4 k7 c  v  w+ }) z: S* {

AC230/50Hz，100% load

& O0 @3 ~7 _7 h+ p. c; Q: F: ?+ ?

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

" s: {! D5 M+ |7 Q- t- S

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

  K, x0 T- m: Y: b( v( g) @& u: Z% c06、温度测试
6 \+ M/ D( E7 f2 a
6 V% W. Z% }% o7 c1 ^. w2 s  G测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
4 s! {, K1 V) m& Y6 ~% ]) j
- I  R! V9 Z. }  D5 k' ?* P% s测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
- R3 j+ m& ^1 z. Q2 d限值标准参考：EN55013、EN55022B。

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

3 @9 f: E& G  Z# V/ q

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

4 U) e9 q7 V% _! E* M0 a1 X! i  c

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

7 K  q7 s. K& @" b& b) x& h

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容