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

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。

+ e1 }* Y+ s7 m! A: ?1、样机介绍
& z9 M2 w, c: {& c$ x, T( l3 N$ h
8 x  W" W5 |7 S* G) K9 A, q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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: `) A- ]! d7 U- ]3 ^

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
6 |+ Q6 R; B5 V: h
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。
) J. ^9 q7 ?9 n; n
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。

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。
6 R* @1 F9 {$ h- c
, n3 A* e  W8 |8 q  l芯片特性：
1 h$ f$ k: b$ K% t# m● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
1 ~0 u2 M; j' `# v5 s● 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
: {. o! `. m2 h" h● 典型65kHz开关频率
$ v! b& Z' }8 ]7 O6 @- x● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
' M9 m# _$ J" R$ ]+ o) G9 @● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
  n# m6 [# q( Q. d● 逐周期过流保护
: C, A0 x/ o/ v) u. X● 过温保护
/ ^/ s- a4 D0 _3 I9 }● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
' |+ ~0 _3 f1 h( k8 t: s( |● SOP-8L绿色封装
4 T/ i0 r/ J  c; {
基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
, P2 d7 c4 m  `6 m4 }3 ^● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
$ F. Y! m+ @& H- }. G% k● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
4 h7 h) \8 p) B
引脚分布
# M2 S" M& b; N, A

! p- q' b# W. B9 ~) r引脚描述
' O# @% `9 `( U: M' D, x

/ {8 m! @, _; r2 X4 t典型应用
! p2 B% O0 X, Q3 ^9 f$ t2 m

8 [: t( E4 ^1 `" M! x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。

, T) L& q) [' j) b" S% G8 |% S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。
5 P: g% x1 _" R2 m7 G2 f; Y% g
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。
8 N0 F* P0 g2 [4 o1 C) V3 \4 j
' |) H5 j- g5 \, ?* q2、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。
% M$ D& e+ y) _/ y
2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：

0 y. f  r- k7 m# {/ Y: x2.3、整机参数：
7 d! ^5 R! L6 N+ r* B8 ~

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

& X6 g, s6 C; E2.6、测试仪器：
. Z6 e; s7 `. n9 }: s

3、样机结构信息

3 b$ i% [2 {7 k& ^, C2 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。
1 M# t8 O8 j) y) r. e/ ~4 U) ^" }
3.1、电路原理图及BOM：
# v  R# C/ R0 e1 J3 j
3.1.1、原理图：
( Z" z- C6 j3 |* }

3.1.2、元器件清单：

5 s( t+ T. s  H6 q! W3.1.3、PCB 布局&布线：
( i. J- l( V( Z9 i7 W

PCB 顶层布局&布线

5 V* m/ p3 O. w0 X) X. v. L$ a2 A; T

PCB 底层布局&布线

1 `! F8 \# G: L3 u; A3.2、变压器绕制工艺：

+ B2 p! h. B- K3.2.1、电路示意图：
* @; C0 ~1 [" J/ I- g$ F. H9 j1 I, K

* f9 u% _' e5 m3 m% g3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
- X4 m* ?9 z' j/ e2）材质：TDK PC40 或同等材质；
2 \( {6 O$ H8 e. t) ?4 r3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
( S- ^0 A  ~5 g! J4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
1 b5 v# \# L% D2 ?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）)；
4 U! K) ^2 q& x/ C$ V; e, V4 q8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
! L  d  x2 W& K* Y# d3 K9）成品要求:浸凡立水；
0 A+ W4 }2 b7 B& g  K& k3 v. n
3.2.3、变压器参数:
$ s5 ?' R  T0 [( h2 O8 ~% X

3.2.4 变压器结构图：

6 J2 b, q& M4 @! _4、性能测评
0 f. t" O. Q! q/ m/ ~
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。

% y! O. _( `4 t1 W  {5 w4.1、输入特性：
' V1 l# U' B3 O+ c; n
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。


; A2 {: O* k3 t- @! ~# T表1 待机功耗
  [' S* r6 U) N2 U' P/ g: u  _

表2 输出100%负载下的输入特性
( _) l" @; S5 ?

) y# \& }) x1 z4 ]表3 效率测试（PCB 端）
4 B7 N( d& H( q; h. N

" V( O+ ~' Q- _- G- `' w3 ~表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

( K( R7 X/ F3 p. j+ l( p) I表5 能效等级评估（PCB 端）
4 P# d0 m' G2 g& f' X

  Q4 h% e/ P9 R  f  n& m" N4.2、输出特性：

8 H# a/ U- R& G6 {( M7 T4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
& c; m* Q4 X% [! H$ S5 |

4.2.2、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。

/ j' S4 D: {1 C- u& a  o' u

" b5 ?( m$ [; l2 s$ F2 B

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

2 r/ V; }1 K" I, }+ A: I3 o/ R; }0 U

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

3 [6 ~& d7 m- i4.3 保护功能：
9 C; \$ Y4 K* R$ T
7 B  h( ]1 P* u0 K; Q6 v# p8 W( }以下涉及过流保护、短路保护的测试。
; v8 G* Q4 N; ~: a' Y
4.3.1、过流保护：
( D6 }- [* \+ l3 B

4.3.2、短路保护：
) I9 L2 ~' M  i, B
功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

4.4、系统温升测试
2 [) w3 ^, O$ V5 I# X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。

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

; i, H% Z3 t+ n0 c" O# k4.5、动态测试：

$ R" g  Q: k. Q1 m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。

7 r( v4 ^) o. c- y) ^1 e  T

AC90V 5ms

" Z4 k' [: Y4 q1 o

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

. F) W' P8 D5 `/ M3 b4.6、系统延时时间测试：
% J: t# G, ^2 t3 S
0 ?  n; L- _! ~

# X5 G  S5 r8 F4 V, M+ Y8 Q) e# q

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

3 E9 Q/ c- X$ e# r  K! f% @, N& P& [

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

9 G& n+ T( c6 g7 |7 A

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
# g; L3 G, u0 ~5 u4 t3 A- N$ y' Z
# P4 `. Q6 c1 p& F4 P! _DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

( f- M3 h7 E) U- n, o( N1 l

AC115/60Hz，100% load

+ \4 S; c+ s8 `. `* m7 i# {

AC230/50Hz，100% Load

, b% P3 \; Y6 R6 P8 M7 b7 b

AC264/50Hz，100% load

/ k# @! o* m$ W& A1 s4 y+ m9 w

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

8 P1 o- b8 w; R1 }/ r) Q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）
) i6 W6 h# o; m! s% I

AC115V/60Hz 传导L 相

; W( T5 |! I3 z- z

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

8 y, i% _' o! z$ m7 [) F  Q& E! {

AC115V/50Hz 辐射测试

/ N9 M7 X5 z5 k+ V# y6 a# K8 ?

AC230V/50Hz 辐射测试