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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. O: \4 d) j* {概述
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8 s$ \* G5 [) _4 M. X$ Z- X3 ?+ G! d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。
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1、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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+ X7 `2 R3 y2 c  j% k8 ~

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( q0 C* |! E( f1 W) f, ?$ J1 c& l

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

( ?, m- a6 j0 u% \- Q4 a4 ACR5269SSG产品概述

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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6 A" w8 W  K; e; v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。

( T5 U6 p7 `1 {& m' rCR5269SSG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。

1 J8 ?" ]; o  D! B* G, R2 E- Q  R4 Y芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
" q5 w0 M3 v8 k8 M5 S$ \● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
# l, m6 B+ l9 Z" q● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
! \6 q) k. ]- M" `3 q! K● VDD端过压保护
6 L' i# f# Q2 s# B& f* S● 过载保护
● 逐周期过流保护
" L; j, Y6 Z. U7 _% o+ Y0 |! Q; Y: [● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

# C. p* L( ^; U6 f0 d+ }基本应用
3 G  K/ n8 ]5 R7 O: y4 C● 电源适配器
" W% q5 K, O! w5 z- L# |0 |! u● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
9 o$ ~; h# a5 b+ I$ H: r5 M● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
6 ~' |8 R. |% f0 k; ?+ o! ?8 z6 F● 掌上电脑电源

0 P! N3 f, l& j引脚分布
3 t* F$ _- C' T, a

引脚描述

: Y9 C+ c$ b4 H! W. N  S8 M典型应用

9 Q( X% B# @0 B2 l8 x7 p' `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。

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。

2、样机特性
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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：

2.2、输出特性(PCB 端)：
- \: J' ]' ^" f. v$ R

2.3、整机参数：

) d$ \8 V7 s" j" t2.4、保护功能测试：
2 `' s" a4 e; C; U- v7 K. H

2.5、工作环境：
! g% c  E9 U* Z  l6 Z

2.6、测试仪器：
. n- j0 N0 q+ m+ [9 I* w

' ]* y3 ^6 p( i+ M7 M. k( l" k3、样机结构信息
- E4 C3 F, }% s) i  T1 p( c+ `  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。
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3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
+ K6 s- k! O. W1 s* F7 ]' A

) z. n3 e+ b* h3.1.2、元器件清单：

2 I# _  b" V* y# R3.1.3、PCB 布局&布线：
( p; I( G# I2 h% A# b
) Y% y8 ?4 m+ b+ {( W& u

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
) Q0 ^5 G0 |4 q1 f
( G* k5 R" w7 q  v* \  e# p3.2.1、电路示意图：

8 y* ~4 K/ X: [3.2.2、规格参数：
; f, u, E+ @9 I" J1 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；
4）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）；
8 z9 N, @5 g$ {) r$ H7）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）)；
7 ^& o' d, Y1 m; d9 z6 I, k8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
) v! d3 O$ U, ?8 k! j& k9）成品要求:浸凡立水；

3 U$ }9 D8 F9 \9 u' k* [3.2.3、变压器参数:

! f& \' L6 p( T4 R3.2.4 变压器结构图：
2 k7 U4 R2 b/ N* C$ G

4、性能测评
6 c* l& ^" L3 _% D8 b, u' b
+ X9 C; X% \* `6 \( G7 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。

: b1 ?7 @* ], P: a& j  `4.1、输入特性：

2 G/ x9 T  I- Z2 \% Z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。
; m, f% c' ]3 o
+ [) c5 f. ^) K
! Z4 H4 ?; q% p  J. v5 N# Y表1 待机功耗
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表2 输出100%负载下的输入特性

# a2 z, i* l6 \  }6 ~. {! O" X表3 效率测试（PCB 端）
( [* f3 s5 g- Q# o, l! Z* O1 B

) A& Q$ q0 f; _( [  F  T表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）

6 c9 s& `$ H  Y" G/ T  G1 R/ Q4.2、输出特性：

4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

+ z* v3 q- ^9 J7 ^9 o* L4.2.2、输出电压纹波：

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。

, ]6 Z5 @! H0 O; b, r

% \# p/ Q; Q# u

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

: l! Z9 o8 q7 t$ f! B- v- r' J

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

$ J" g: R: N; V/ u7 o+ X

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

1 o  K$ {7 s4 K9 S. O  O4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
# X  i9 u+ Z$ l1 ], c4 P0 X, d
4.3.1、过流保护：
3 b8 W9 U% @# w7 @

4.3.2、短路保护：
* q. P- E' t* F
  A7 ^; [" A( I% E/ D功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
& ~( `2 k. L3 {- t( K" L: o  v( X; U

' S. E7 r$ e" T0 ~( S! }, N. }+ ~
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。

' ?+ G. h2 W) T% K" @3 b2 D

测试样机及配套外壳

9 S: b% N1 ^' g2 \' [" B- u# A温升测试：单位℃
9 z+ w' p4 H- O* `9 E& |: j

: d$ t, y: R$ Z8 r% y4.5、动态测试：

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。
5 u8 l1 J. g' X% F

' R/ K5 F% t  b0 E

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

4 b$ h. ^" C! @& `

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

/ q' ]1 j0 u& J' J5 _

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

3 }1 Z- {% N( D& s* @: T

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

5 q% u  K. T/ g# j( u

AC90/60Hz，100% load

1 f/ R& @  t. g- B# a4 E

AC115/60Hz，100% load

- h. h: L, a. a) N' Q  m

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

, U# D- I! }8 w. t  Z- d) @

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
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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）
, @+ @4 L2 u+ [; L  v
7 {6 A9 H- y' {

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

8 j0 Z# c6 v$ J3 O: E& U  [

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试