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

5 x2 M/ S) J7 b# C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。
, u, N( C+ x& O
" d! y, ~9 g: M! D4 o5 h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。
5 f: N& ]0 f+ k5 Z, h6 q3 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：
4 f1 {0 m( v1 Q/ f% R" e
; r. \3 D  ?$ M/ D01、样机介绍
  k7 m6 W; h" Y' E
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。

& N9 c  n7 |8 e3 P

! @0 @' U  D* J- R$ d9 g% K

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM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。
; k$ L' B5 \: |4 p* I+ p
, x  L% `8 p. z- Y( ], d' ^* C0 BCR6267SM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。

9 X2 K+ W5 p6 F  t+ J# M● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
( @5 I$ h. e* V! ?" k; V● 待机功耗低于75mW
& J7 b) r. Q& w1 H● 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
; e, ^/ A* N$ K0 N% _5 _● 可编程CC/CV模式控制
● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
: ^$ Q/ ~( A* Z4 v3 l● 内置初级电感量偏差补偿功能
6 G! C4 t5 }8 }● 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
- Z2 y2 n% M$ Q+ m) {( b# d● 内置输出短路保护功能
) O% |8 G, E! {● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
; y7 C# m; K9 w( |7 e$ R! ~● VDD端过压保护和钳位保护
: M! J* P6 ^- i4 q● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
/ _/ F& W7 T# A● 内置输出过压保护功能
( I, s3 J* z$ {' V. P$ B5 Z; `● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
: T6 t: K  u; [# P
& w  o5 i: Q! n8 o8 m! D" n基本应用
● 小功率电源适配器
( H5 Y0 l5 c/ O8 @● 蜂窝电话充电器
  S! p: X/ {* f& L$ y: ]● 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

典型应用
' `: r! P" Q* d0 a

5 ]4 `" l+ s! L! h* i引脚分布
3 T- r  C( }* d1 ^4 F/ R

  [! S" K  R1 B2 o, S0 q, ~引脚描述

* R$ y9 U* _7 {) {3 G+ U; y7 M- dCR85V25RSA芯片特性：
& H+ @" z! h; {* F3 b5 S: P8 v% f) @( {
: s2 y% }. K2 w● 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；
* u& |6 b' w7 o7 f2 I7 ]● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。
6 k4 J- v: q  a( l/ o5 a
! f% D% o3 ?9 ]) T( m3 ~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。
+ Y1 `( C+ Y) z* w; 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。

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。

02、样机特性
, m3 @" X, S+ ]- |3 A+ O2 `
# y, P. ]4 G" ?- U8 _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。

8 w: M6 `9 c7 Z2.1、输入特性：
! e$ X1 V* i, F" d: l

2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

0 {" q; A- B2 _5 n2.4、保护功能测试：

2 w& d5 ]9 A. n2.5、工作环境：
7 z; F& S' |5 {' Q9 `

1 q& j& `" e/ \$ x. e  R2.6、测试仪器
. ^: A# i$ f' B2 A* B

03、样机结构信息

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：

原理图：
  J; C. o2 Y8 n. j) Z7 @# [

PCB版图：
7 w! o2 Y) r" I% l

顶层布局图

7 e$ P9 A6 K9 J6 e- x% k" B

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：
) F! V) ^, q) l9 W( ]
& j7 k6 L* E3 D7 m5 ~（1）变压器电性及结构示意图：

  B7 h& @" J- W7 M5 z（2）规格参数：
) b7 p, v' {3 L: U6 u
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& t+ g2 Z9 v$ H1 [0 Q+ |/ N. Y3）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
9 E7 O" L5 \6 ?, y: y% D6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
# O% b* J# ^& r7 h0 B( ^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
" w) m- O; z5 n7 g: E4 o  s. p, |9）成品要求:浸凡立水
5 Q, n/ w3 |, L- I/ i% ~  g$ d
9 N1 n2 x9 Z& D: B9 w（3）变压器参数:
6 f7 p2 p9 q  j1 v

3.3、元器件清单：

04、性能测评
5 l" e% N7 k: E& `
3 n9 S' T+ N( H' q+ U9 |6 x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。
( @# r: s- s+ v
4.1 输入特性：
0 P' w  j/ N' R* N! ]
& X: u# H9 J) t  Q* p: E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。
& S  b3 M9 p- I- V
" [! g% K+ ^) o- t0 u表1、无负载待机功耗:
3 x. z4 o/ H! Y) P9 N! z

; Y: T. Y' r9 z/ c- |* i9 G7 K$ F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:

4.2、输出特性：
% \1 o6 R% Q6 R/ t6 A0 p5 b  Y1 c
注：以下数据均为PCB端测试；
( w2 [3 J# D. @4 a1 f+ g3 D9 u
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

4.2.2、输出电压纹波：

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。

  s* ?: Y* Z; z* `$ n纹波噪声波形图：

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

% x. G$ \9 \" m& f$ t6 \

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

2 w& i: ^  u6 k: p

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

" t7 j# `( ^4 V# e& @8 ?

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

+ a) G( ^7 W0 [4 _* Y4.3 保护功能：

( ~; e6 z! h7 ^以下涉及过流保护、短路保护的测试。
0 z" I: O% l, j( T. j
4.3.1 过流保护：

0 O6 w+ }' P- K. x7 U  \0 s5 P7 X
4.3.2 短路保护：
7 {7 X1 v- N2 V8 h9 o
功率计限流电流为 2.5A
0 J/ X1 h* I. o" y1 a

" @+ }$ L, a4 X0 X8 c  u5 B
4.4 动态测试：

; u0 W- x3 b3 W$ ~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。
5 \9 `  H7 K1 F. b
! j% }# p9 {& b5 e! ~) K, w

/ O1 j  l7 A6 z. H

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

) ^' O9 t/ X7 v8 ^7 ~. b7 a

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。
- h" f8 n* \6 T* K
- F: t5 m1 Q+ J* ^5 u/ Z& Z% A$ @

7 B! C! u: h8 \

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

! b* e1 h! s/ \6 ]5 s  o  Z. _5 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
: p& ]5 D; s& ]/ g$ Z
DRAIN端、CS端波形图：

7 _! H, G3 A: U) Q3 c! k* Q6 H  f

AC90/60Hz，100% Load

' w! c/ a3 a" K

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

4 A* G" D+ [3 m3 i% w06、温度测试
; g% n5 E# J0 g3 s" c$ E3 v
; ^5 P5 A7 Q  x8 m' O2 A, [测试条件：40℃环境下输出2A测试。
5 M  `1 n/ K9 T* \: C) r- ]- ~

07、EMI评估测试

7 `7 N& I1 I+ w9 Y2 @测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
3 q( V' g7 [! r7 \限值标准参考：EN55013、EN55022B。
0 P9 r& ^7 U1 h4 ?- `8 t# N8 k) e

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

6 I" k3 C# G  ]+ X2 i# C$ j

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

. O1 t1 u- V6 t0 N9 ^

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV

7 v' }& B1 j: y( ?1 e+ w* ^

AC120V 辐射测试 PK+AV

! M3 g  |: _" ]; H& e

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

; u8 C, T6 }/ v* M