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

5 W0 H4 z( U. y4 m' w! ]2 A概述

# [7 D) ]/ {3 Z0 u/ S  x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

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。

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

3 Z4 C" j2 S1 h- J7 C' \CR5269SSG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。

% l1 |. ~5 Q+ _6 y8 C9 |8 a& \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。
2 @; g" Q/ ]! }6 I; @, o) z: d
# N2 v  F' O0 o% T8 F: aCR5269SSG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。

芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
$ B5 F5 Q4 K- I: w● PSM模式降低待机功耗
5 H" J6 r  `% K& `" G● 内置软启动
; s  H; k" V; L( ~: s6 i8 P● 良好的EMI特性
; |" o5 ?+ ?8 I! t6 A# C! k● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
$ ?$ v" _9 m; j0 i" O8 p' E4 ~● 电流模式控制
6 j. t4 H  n7 s& F  Q& Q2 K● 内置斜坡补偿
, n7 _% h& c0 F5 ]3 E) ^' z● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
) n" U3 o$ ^0 {! E1 c% }● VDD端过压保护
● 过载保护
3 [- \6 S) m& d0 Y, k" T+ e' l● 逐周期过流保护
9 f5 x7 J3 y/ x& \; a5 D, A● 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( X# y. x+ C5 ^( r8 U* t
. d1 s9 Z0 n" k: P基本应用
● 电源适配器
+ E( [, ?, Z) g0 {● 开放式电源
7 t, r& |7 B* h% W● 数码相机和摄像机电源
  n; U6 a# x& y  z# \5 t● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
- B. Q/ N( z. U4 O● 掌上电脑电源

7 f  o, N% t9 P& `8 N9 V引脚分布

6 ?2 p  x% F. U2 v8 o2 O+ d引脚描述

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。

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。

7 p4 A) ]% p: F4 \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。
' e- {' I  M0 i
+ @$ {/ d+ g# z3 x; h0 a, E2.1、输入特性：
( r. p5 A% W5 ]6 e# ?8 e, e+ Q

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
) j% y1 w) x. I6 }' O

2.4、保护功能测试：
- s. F) K1 h0 V" N, [$ X% Z8 N$ z: r

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
+ D% _3 @. _4 W1 ~4 l8 p4 T2 Y
0 \5 b" E. I& _  Z9 @/ H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。
( {) x" ]" l" B& L" D
! X- I1 p0 X  \, i& b) o3.1、电路原理图及BOM：
$ y9 D9 n3 W! W3 ~  @0 G( a
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
1 `" ?* d, _0 W3 J, u

3.1.3、PCB 布局&布线：

7 U$ x& @- [- k

PCB 顶层布局&布线

9 L! l" r1 H0 R) {

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

$ n- F7 n6 U; s& A  d: i3.2.1、电路示意图：
- z$ i0 r* D: h! Z1 r2 r! h! v, o

8 p* H+ X" B( n/ [3 T6 A. p3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
" T( Y6 R+ f! o3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
6 Q4 [: s2 W. s4）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）)；
; W, L+ }) ?9 T; W; U5 _8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
6 \$ l; @5 }9 n# o% f$ {9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
7 V& S+ w: T& b" w3 [

3.2.4 变压器结构图：
$ s! B  W+ d: i* x) |, Q  w+ T

/ z* F* a% N2 A4、性能测评

3 v- I1 C- [. U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。

4.1、输入特性：
$ S. r. Y) O2 z% A5 l8 k6 k
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。

1 J, f+ D8 m6 v) V. Q8 V
表1 待机功耗
2 U5 ~9 K$ ?! ^

5 c# ~) O( l5 V( g6 m# g& r0 n表2 输出100%负载下的输入特性

& \3 s8 J! U! f表3 效率测试（PCB 端）

! G( a. U7 }8 z. U9 w( I3 ]$ r表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
; @! n3 z- L5 D3 X' S0 j) _

表5 能效等级评估（PCB 端）
7 g7 k8 G. A: P

4.2、输出特性：
7 B0 o1 U/ e  `: ^+ y$ |! d
4 i# ?- ]/ m3 K$ Z- e2 i+ K4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

" R$ Y- ~) J1 @" H2 u" ^

7 S5 J! }+ c: s0 R1 B8 y: V# ~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。

( e4 P- g3 E9 G: B

1 u! @! T# K7 l3 W  U% L

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

" w* f4 d5 M* L/ K) k

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

# ^4 r/ E1 u- \( j' Y8 H0 B2 C4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

0 W6 d" o: `. c* t4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

8 K* [/ I5 w6 _5 H8 A6 y, L
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。
3 [! ]7 I: y/ G% `' d9 \" J

测试样机及配套外壳

7 {; z( ?. q6 G温升测试：单位℃

4.5、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。

1 \$ f7 u0 ~, s  P) f

AC90V 5ms

; p5 E& A" E: X) ?6 c

AC90V 10ms

) v( Y' t) w* r( ~# M# Q) X

AC264V 5ms

; W3 Z* Z+ r( v* m% r% K4 x7 l/ {

AC264V 10ms

8 v) o" l* c% [' ~) v4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

3 N0 d4 S2 U9 y2 |

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

0 }" Z: i9 a; |( A0 f: ^

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

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：

AC90/60Hz，100% load

7 U  f( W" G; G- N5 H) [$ Q( a/ a

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

# i6 {9 x' k& S$ {+ T8 z5 X

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

1 e7 @4 t7 e5 n+ }. `. b" i1 H( C5、 EMI 评估测试
( S) D+ |2 C/ D$ K, C2 ~  U5 O8 a. G. f
! O$ H& n$ k5 j" r8 |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）
, j/ @! r) F6 C+ f- J0 F+ m5 ]5 G5 z/ ?
0 Q" ^; m$ M# b3 E8 J7 y6 s8 O( W

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

4 M0 h* U8 o* T2 ?

AC230V/50Hz 传导L 相

# S% x5 D3 T$ ]$ _

AC230V/50Hz 传导N 相

4 c0 [, [9 X  c9 v# O; o. @

AC115V/50Hz 辐射测试

# v; g4 c& I9 J- I

AC230V/50Hz 辐射测试