电源适配器如何实现绿色高效，稳定性强？试试这个方案呗~

思睿达小妹妹

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概述
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随着电子信息产业的飞速发展，电源适配器的应用场合日趋广泛，对其性能的要求也变得日益严格，包括对其效率的要求，特别是随着全世界节能意识的提高，对电源的效率也提出了极为严格的要求。本文，我们将给大家介绍的是基于CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。

1、样机介绍
+ G( `6 j: ?' }) o# w6 |4 l! M! a
+ ^" ]& s5 Q) r% h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12W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了公司主推的CR5269SSG。

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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

8 b1 k, u7 P- m, h. nCR5269SSG产品概述
; k2 I, T$ s7 s$ m  y# g: Z8 U3 U
CR5269SSG是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSG集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSG可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSG中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。
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8 L; t" p% W8 p2 M' C芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。
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CR5269SSG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），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。
* ^+ H1 J& h& j' c+ ?
# x2 m5 z$ C$ m1 z  o2 r/ {芯片特性：
, O# j$ `4 ~7 J5 y  i5 L● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
2 ~+ n5 [; Q" i! I/ P- J1 c# H● 内置软启动
● 良好的EMI特性
3 K- Z5 V. S8 T  l% f! @● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
  a$ Z; X6 c3 ]# Z$ Y! h' \+ V# Z; E● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
. Y2 |$ P6 L  R+ t# t4 ^$ e0 V● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
# ]- S' i6 K9 v9 m1 f, \● 过载保护
4 @: ]3 L. D) r6 Q0 {; a! T9 O● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
4 G5 d0 C/ W0 _! g● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
! C& H( H! j7 Y6 n* J# R3 P● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
: G" O  ]9 T) m: D● 掌上电脑电源
+ C$ u3 J# g  {/ d" A" ]  ?
, @# H) @8 u& M. B  t! T引脚分布

引脚描述

# \7 M- V; q# L! w5 F  Q典型应用

样机PCBA尺寸：63*34*19mm( L*W*H),是一款全电压实现12V1A输出的电源适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时PCB平均效率84.09%；能够满足最严格的“COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。

样机具有良好的动态负载能力，良好的恒流输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
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) y7 u& O1 _' m3 L8 x- X) y2 V样机的变压器，采用了EE16W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
' E* X0 M& K) h( S
2、样机特性

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。

/ `4 @) f8 k# l5 P, _! L- S2.1、输入特性：

; X* X3 f* Y6 ^- r7 s2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

4 @' `  W' y+ P/ |, M2.5、工作环境：
2 @. Y7 v. A+ v

9 l) W3 I/ T! P2.6、测试仪器：

. T9 D6 f+ K. w  X0 x8 a+ J( s. }3、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。
9 o# h& H5 v3 Z) M! f1 ~) a. ?! g4 `
0 d& ~7 Z* X4 w- t) x* {, M3.1、电路原理图及BOM：
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3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
/ f4 S% k! M7 i; ~' w- d

1 q$ X0 l& U5 F9 W3.1.3、PCB 布局&布线：

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PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

6 A- ]( W4 J% H( s* a& s) C9 l3.2、变压器绕制工艺：
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3.2.1、电路示意图：

* @6 r% b3 ?& I# P9 J5 R3.2.2、规格参数：
" l, `8 c/ i* ^1 w3 R! `4 Y: H1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
' B! J% R! K% j/ R& w" O7 q# C$ A4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
6）初级绕组感量Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；
2 G' N! |- D+ }* z8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

) Z* u  a: W7 F3.2.3、变压器参数:
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3.2.4 变压器结构图：
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4、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。
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4.1、输入特性：

本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz 到264V/50Hz)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。

: A  s: M8 P3 ]$ X
/ q2 ]- U4 D0 [  m! u3 r# c表1 待机功耗

; E9 f, l3 c# ~表2 输出100%负载下的输入特性

3 Y8 f. d1 r/ h! Z% f' T7 F表3 效率测试（PCB 端）

- b' G" K( J# ~( j! \8 H- F  W表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
9 y* Z2 U; o. @1 b9 m; ]% |; p

8 h, e0 y2 ?7 k1 l表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
( B( V$ k+ O! ]' q3 O" `

! F9 T+ n3 Y8 F* ~2 {  i4.2.2、输出电压纹波：
) u1 y" Z, q1 p! f! H" [
! J. P3 a. T7 n% R8 ~! X+ H注：纹波及噪声在PCB 处测试，测试端并联0.1uF/50V 的瓷片电容和10uF/50V 电解电容，带宽限制为20MHz。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

R&N @ AC90V/60Hz,100% Load

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

, O5 g* j8 l6 b0 C$ F4 k

R&N @ AC264V/60Hz,100% Load

4.3 保护功能：
  A7 [* k& \, D- R: [. L1 _# y% Q; Y
- ]8 o1 l7 K; i$ T* T6 i: r4 P以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 C9 D5 `2 V1 P3 K: W0 R
# L7 A) f4 ]8 J8 w+ o/ M. r$ k4.3.1、过流保护：

5 Z, R- u6 p, W% ^4.3.2、短路保护：
/ s4 ~+ t; [! D' q9 `
' b3 L- D1 C2 ]  d) W* q: ^4 `2 V功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

& n! C/ a" }5 I
9 j; |% R/ l! I; ?6 W6 W& ~4.4、系统温升测试
本项测试评估成品样机（含配套塑料外壳）在40℃环境温度下长时间工作时关键器件的稳态温度值。测试条件：输入电压分别为90V~264V，输出电流1A。

2 L9 w; v' D9 z- s' I. W

测试样机及配套外壳

9 A6 R. U1 ~# G. X! I+ l; R* Z温升测试：单位℃
7 W( Z+ Z$ z9 O* M7 o3 [

4.5、动态测试：

6 ^2 N: _5 P# l# r' g输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为3A/us。

% ?; W2 g& ]3 F$ d4 ]  h

AC90V 5ms

' |3 ]% ]* }  R: T* V+ w" k

AC90V 10ms

. S6 N5 a4 |. g" K  h  c

AC264V 5ms

) e+ T; g5 {' y& V& O9 p

AC264V 10ms

$ d  _+ n/ ~& |; R! t0 l0 k4.6、系统延时时间测试：
! p3 E; V. z8 @# h
0 B7 A& C2 x9 V4 Q8 v

6 g. p+ R5 |: L% J2 Q7 S6 i6 N

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

; P" r* m% b& G: o5 ?4 a2 E

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

# \2 N* ^+ q5 a& `- r* b

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

  V$ {  _3 Z7 V$ t5 j

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

4 a" I5 l: c1 }

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

7 ?6 }" U6 H3 ~% K3 I- i8 A: F: ]4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

8 ~) {3 P2 M/ G% o* W/ b3 q4 l( S

AC90/60Hz，100% load

. x4 A3 K/ L! N* p! x; Z6 n

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
! D" |0 d5 q  j8 x% M
8 q3 N4 K3 B' W' u7 j测试条件：输入：AC115V/230V/50Hz；输出负载：使用大功率电阻；限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

7 Y$ L7 m0 `1 [+ W& d* O+ [

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

9 y2 g1 I* B) J8 z$ m1 r" s9 T

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试