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

# H, M' l4 o8 n0 `$ B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。

- e* s6 [; d* d2 K' O( e" i2 o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。

1 c( S+ M$ {" r- M) \5 G7 }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：

+ p; `* E$ {/ D  ]4 B01、样机介绍

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 P7 S# V, P6 Y

8 e: J; _/ E$ m, {

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。

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。
+ H! j$ ]! W% o
● 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
4 E- H7 [3 g* G8 S7 p- Q6 p4 [0 N' Y' v● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
& _. x& z2 O. j, c9 a; k/ m● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
* s0 ~+ ^" f5 v' F  {$ ~" G, i4 z( K$ L● 可编程CC/CV模式控制
● 高能效QR控制模式
  _% E( _0 o6 P+ w8 \● 内置输出线电压补偿功能
' v; g* w2 r& A1 _+ X: V● 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
● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
8 m8 O: a; v: z; f/ G, X● 启动电流和工作电流低
3 q" F$ `+ p8 \0 d" T6 r$ T! o● VDD端过压保护和钳位保护
6 |( L1 o  O% F6 M● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
$ u; x0 ?' w; D! D● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
# c5 r! I2 c2 t9 A+ O8 X● 4个引脚散热
. F; ?3 U' `, u* C) O: e+ q● SOP-8L绿色封装
8 m0 ~7 [$ q* R9 D( N
$ F$ ~9 @' ~: V. z4 f( W基本应用
● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
4 k- _, @9 h9 z6 w2 G, b● 数码电源充电器
2 S' V8 t  G1 ]. ^8 k% M; l● 电脑和服务器辅助电源
  N% u; H1 _& N● 替代线性调整器和RCC

典型应用

! d* k9 A* R, k+ t# A6 ^3 |1 I- b1 e9 d引脚分布
. G) ]1 U  ~9 I! b" U- k# N

& e* j; |& u- s引脚描述
) G) e0 c+ X3 x7 v1 V2 h- O

CR85V25RSA芯片特性：
) d: l4 A8 N. s# h: x
# K1 P6 u7 s; a  x● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
, a9 ?3 G$ Z, N! r& Z. x● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
- z; l) C. i. ~: J● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。

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。
4 |  K3 O( I* d" k3 |% o
3 x, F) V) q6 UCR85V25RSA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。
/ `3 C4 E  z0 o; h) {5 X( B  d
5 C: L1 {4 f8 h' n0 l: |02、样机特性
# H2 ?4 v+ g# S) y5 J6 c  M
$ w9 ~- t4 w( U  n& f! D. `# d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。

* V0 x* U4 ^; E5 Z" Q8 g4 t2.1、输入特性：
+ F  }% K8 F% B' A; q2 v7 B% R

2.2、输出特性：
: c, D, u4 S; X8 f) z8 D5 a

2 n7 \) Q: b6 Z( `4 u+ a! f2.3、整机参数：

" y) Q- w3 Q, f. A# S( I( W2.4、保护功能测试：
5 {7 ~5 {5 e6 {1 K

2.5、工作环境：
7 i+ i! {; Q7 U, g( d

2.6、测试仪器

' F/ g2 n5 l3 k6 G03、样机结构信息
- q5 l  N7 Y+ [5 ~$ o- I9 B
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。

! G0 G: \- F& w1 H& X& _7 G" B3.1、电路原理图及PCB版图：

原理图：
3 L& p' n2 i, e8 t

9 _# o& _5 a# ?* F, s( w" LPCB版图：
* F& k0 o/ s9 v; S( V* i$ X6 H1 }

顶层布局图

4 Z+ Q8 M" _; A

底层布局和线图

. y3 c& T+ H; r0 U) r9 S9 i3.2、变压器绕制工艺：

! h! j! ~' C; e（1）变压器电性及结构示意图：

4 w8 [+ s. {* w2 ~1 E（2）规格参数：
) ]) }  C7 r' p" Q
1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
' H2 g/ r& _- |" t2）材质：TDK PC40 或同等材质；
& }9 C8 h. W- c3）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
, Z& a  f7 N" y6 f% ~( P6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
0 m* _4 @& e' k7）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
' I) J4 X* [' r* h/ E: f9）成品要求:浸凡立水
* s9 _9 d/ l. d, v9 I
4 i0 h7 O2 s) x" n& ~（3）变压器参数:
2 j+ n, d& O$ s4 l2 D4 e8 q

3.3、元器件清单：

3 N2 K  o" Z& d; k) u
2 d9 F5 ?- E1 N. X+ r04、性能测评
/ X) x  f2 P/ `9 x8 Z
4 v# Y* M: t' ?0 H' h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。
: Z# J8 Q7 U) x5 M' L5 C
4.1 输入特性：

2 C/ m% N* `- u8 C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* p+ V7 J: {3 Z  t" u表1、无负载待机功耗:

表2、输出100%载下的输入特性
! Q# U9 m+ ?& u

# E3 d4 h7 r' K( l表3、输出PCB端测试的效率特性:

4.2、输出特性：

注：以下数据均为PCB端测试；

, o5 l1 r; t+ n6 o  g# ?4.2.1、线性调整率和负载调整率：
6 V* ^8 L( y8 E+ @

4.2.2、输出电压纹波：
) U" O- }3 n9 m9 ?% ^: ]
7 |/ O" `& O' \  X* z! q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。

: R" K3 Z% `3 R& s8 H% |8 p

: g: B2 r8 N" N; o" Z: ^纹波噪声波形图：

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

- k, d! f% w  M: a; a7 r" C

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

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

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

  l& O3 a6 z& h  z" P+ ~$ c4.3 保护功能：

. g( X  ^4 P$ x+ g- c以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 b8 y' m6 A2 J
5 ^/ |; g1 d/ b  o; x) h7 C4.3.1 过流保护：

+ O- ~1 f; T- `4.3.2 短路保护：
" C$ V2 ~  D& h! Y
功率计限流电流为 2.5A

9 P& @* I. F2 D6 y
: C; e* @8 O6 C0 p  n+ h4.4 动态测试：
% D0 R+ ^* r# \& n5 I. o& L& K0 V: ~
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。

, i+ R+ u- o/ F! [2 O

AC90V @ 5ms

8 ?4 S0 R1 ]) ?* Y

AC90V @ 10ms

9 t& U! Y2 u9 Z

AC264V @ 5ms

/ I9 ~% f$ b: t+ i2 H& u0 ?

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。

- H+ t+ S) z. i4 C

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

$ \4 Q: {: d+ p  C+ G6 d

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

6 F9 S& W: S* @' h$ _! w

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

8 S/ D" p$ E( T" Z: ~* H5 T05、其它重要波形测试
( b, d; |# }# Q/ \
DRAIN端、CS端波形图：
, t% V7 E, r6 p: y  Z8 x6 F

AC90/60Hz，100% Load

1 f4 n; `4 T" P

AC115/60Hz，100% load

" i0 g: j9 e8 V" T" `

AC230/50Hz，100% load

4 r5 {/ k( }$ @& G' p4 J6 N! x

AC264/50Hz，100% load

) i3 K) F7 `3 A. r# K* }" T

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

  i0 v1 N" l: g& f) ^$ g& _06、温度测试
: {% w1 `4 P' E. A! O$ j! P4 x
测试条件：40℃环境下输出2A测试。
3 w0 b, v& a  G5 {* e  p/ ~3 K

07、EMI评估测试

测试条件：
7 ~9 F, d# ~8 p  x5 H" i+ |9 s输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
# V: j1 @% y2 g+ {, ^# _* B

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

8 S, j! V( r* f; I5 |! L1 \

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

6 ]% @, B! k( {2 G: I

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

( H$ O, U: q. C" j3 Q) s

AC230V 辐射测试 PK+AV

- c% }. F# N& F4 E# A7 ~

AC120V 辐射测试 PK+AV

: v$ X& L+ f- L  x- q3 h1 F+ U2 R' z$ x

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

4 M" j  N; i9 Z

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容