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

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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。
  l8 m' w7 H- T
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。
" K% f. [( r- f. b) G
$ F" }# c, ]& V2 S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 }/ o# t* T. ?0 |2 P' r
) n. p# _2 \8 u+ X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。

8 s- D5 L- B5 Q

8 z! G! a1 B  s5 K

! i( ?5 W3 H7 Q# r3 C2 M

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

% v- {! [# U# BCR6267SM芯片特性：

' i6 F- h5 f; I  H( B: v# YCR6267SM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 r: ?$ q# q7 ~& L3 J4 _9 k  U/ `- X+ 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。

● 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
* d% Q# u8 Z- W( m' H● 可编程CC/CV模式控制
- W" J/ k" R7 H9 ]& v+ a. C● 高能效QR控制模式
● 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
  ]0 q3 P% S, d2 D* y: H" |, a● 动态负载响应功能
* F& `& }  B. j: S2 {● 内置过温度保护功能
" a! n: T5 A% s- q" b7 v# p0 B● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
7 C2 B1 O- o2 d; f& v8 V● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
) x4 A5 N- w9 U- P7 b4 a● 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
● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 小功率电源适配器
3 f) p7 m  p- A● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
  U9 b8 `" ~) w● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
* W1 c8 v/ `. M3 n  b4 g
. O$ p+ o' q; Z; P. G7 ~. v$ Q# A典型应用

引脚分布

引脚描述

' i1 ]& L- D; p7 _% YCR85V25RSA芯片特性：
! Q' J5 H5 c% l9 w: F0 P" t
● 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；
! B3 o: {/ C8 y$ o● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。

6 V1 a! R2 s/ k! \$ m5 s" _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。

  K7 d9 G! q7 n6 N. c0 o9 z* D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。
/ d/ ?. s3 N# s- S7 p+ q
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。
% z9 |) |: Q9 f; ^. ~( R9 \7 }1 j) X6 d
02、样机特性

. o3 X1 J8 }& b) b. s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。

2.1、输入特性：

6 w% P, `7 R+ Z$ J: v: _2.2、输出特性：

+ Y$ m9 [5 l# |( p6 l9 q2.3、整机参数：
" n, F3 ?9 G: R6 f

; M$ P" X9 b7 w/ B, N* X+ c2.4、保护功能测试：

7 a: T0 j- [# W3 k$ g2 k( O2 s2.5、工作环境：
) w, K7 d/ U6 w6 d- L

2.6、测试仪器

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。
1 z& v# S3 y4 R* D) i: l5 A0 m
/ w& f9 l# G7 |  p, e, @3.1、电路原理图及PCB版图：
0 O$ p% d/ c2 F0 `+ a
原理图：
# \6 D* Q2 _4 ^9 X+ w) i7 X0 Q

PCB版图：
0 i6 \  ~9 T1 s

顶层布局图

底层布局和线图

2 ^3 N/ ^- ]2 y8 k: I3.2、变压器绕制工艺：

; a  q" g* |" P, b' h（1）变压器电性及结构示意图：
2 T/ [4 d# ?7 w4 |6 T

( \1 _! q1 s4 b! o! o（2）规格参数：
) l3 j  h/ F6 l' i5 {) V: P
* [% ]% M& `+ @1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2 @  w1 M& @# w# T( V* e2 ?; Z2）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
; g% ^: P# H8 C* x' Z; E6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
3 `- N8 i, u( @4 V4 ^9 v& V1 T7）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
9）成品要求:浸凡立水

. l( |3 I$ N9 ^8 I/ p$ k, F（3）变压器参数:
1 l* {  ^+ |2 s0 n& U% q

' J" N9 Q2 f7 J5 d4 s3.3、元器件清单：
; h- n7 K. m6 n2 K

6 C7 d$ s7 J: h+ T8 f04、性能测评
6 d6 ~* O% [7 D. s4 N* T' a4 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。

& Y8 ]! z! ~7 I+ t& e  H( s) p& [+ F2 A1 s4.1 输入特性：
# ]% G* ?. M# G- o- Q) 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。

# @; L* s" a( U, {) y4 L表1、无负载待机功耗:

* ]1 {8 c9 P) J% \$ O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:
; N$ W7 x6 F+ l# w$ Q

- A! L" J2 X  q4 Y7 t9 j0 r4.2、输出特性：
! `1 E+ a( i( T, m8 k# J2 K  X2 k
) d$ ^) |. x  p6 W* q; Y注：以下数据均为PCB端测试；
" [  K, p, t3 W  }# ]! l
$ \1 s# b" K* t4 e( p4.2.1、线性调整率和负载调整率：
3 Z( f7 }# |3 o" d0 r

) N" a& {1 P5 m( l4.2.2、输出电压纹波：
0 v! R! u3 C9 I6 r5 K+ U
3 t: Z- `) m  j( ?5 D8 i! |' E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。

纹波噪声波形图：
. Q4 e( p' f4 ]  K+ r5 D

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

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

- }$ x" J  `, k) j( m: s7 _

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

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

4.3 保护功能：
+ i! I8 Z# S- r8 {1 m
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：

" q, [9 R, m9 w

4.3.2 短路保护：
% u# Q& N& f9 S! C* {/ p) Y- C7 O
5 w2 V; G/ c$ e$ m. H功率计限流电流为 2.5A

- q: p2 s! k2 t  l) j1 a

; n( g' n! M: F5 ?9 c4 J/ Z4.4 动态测试：

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

1 x* y5 D1 j5 _1 r% H

AC90V @ 10ms

2 R" h2 w# N- c8 T, z

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

3 N/ k, Y7 K8 Y8 q9 U9 Y4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。
$ M/ G6 s8 X$ R5 k

# f& y8 ^0 _2 o0 o/ \

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

1 o+ A: G0 f5 T" ]05、其它重要波形测试

. d7 U/ o0 M, Q0 F6 A9 W" JDRAIN端、CS端波形图：

" @/ J7 W, ?9 w9 N# ]

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

6 V0 X: f9 _. h" m

AC264/50Hz，100% load

4 I3 L- g% I0 P) M  X6 T7 F

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

( T8 p) L: f' Y& Y* N7 @06、温度测试

$ g8 a- ?  c  I& m测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
) e* s& h3 g, _( |& `) \
测试条件：
输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
( y% A1 t9 j8 a6 S! S

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

: z1 \4 B! w! z; f9 R" k

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

. y) K$ i- z- |

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容