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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; H; d+ k) d- b  c* z3 |概述

  ~, L& \) P+ ~9 ~% e9 i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
" k0 t! l5 x9 r7 j# s
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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$ Y/ Z3 f4 F$ l9 C0 b/ J, w

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述

, o; m9 z+ ?- ?+ j' Y, zCR5269SSG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。

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。
3 l, u# u8 J2 T" i5 E
芯片特性：
" h5 I2 i$ ]/ F/ z  J1 n" C● 全电压范围待机低于75mW
, ]; X* X8 g5 p- z" Q) J● 满足能效六级标准
% a" l4 d% T3 G, E; u8 }● PSM模式降低待机功耗
3 J6 j8 x# A6 x4 d2 m' ~1 F● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
+ j: L* c" k* M9 ]  p● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
0 I( d- p: _3 S* b7 n! Z● 内置斜坡补偿
' q+ \$ Z, m. D4 h; w- s$ x● 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
● 逐周期过流保护
# n0 ^  ?% d" b, b( L5 h● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
& N3 e6 T5 x- t● 四引脚散热
- A3 z  }1 K2 C) B+ c. Z9 G" O● SOP-8L绿色封装

+ E) s  v- K3 E+ }基本应用
● 电源适配器
% J- W! w+ ]$ M0 E+ c● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
+ X' I+ R7 P) c$ M9 R( f: i● 电脑和服务器辅助电源
! d. o$ p0 P7 t& ?, h# R: `● 机顶盒电源
. t: x- _; |: O+ \: B4 W! x● 掌上电脑电源

8 P& S( g# b* D引脚分布

- k) Q$ ^! p; U- V引脚描述

- \$ ?7 q- W( A% @. O  z典型应用
: ^" d# m8 I5 O' _/ I  O* ?6 ^

8 _% u* w- x& e# P' ?+ Q# J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。

: g6 V- O4 P3 T% y/ ~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。

. i/ \: ?; c& \; X9 B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。
/ \1 M* p$ I1 ^% ]4 A& w$ |
2、样机特性
6 }9 f) n, [& A
3 s2 I- F) n8 f2 k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。

' g% X7 |0 b# J! m8 M4 w, f2.1、输入特性：
) b# C2 d, _( m9 v8 H. d

2.2、输出特性(PCB 端)：
+ G1 Y, p' |" }; k6 D

2.3、整机参数：
. B* T7 P$ k' I3 @

2.4、保护功能测试：
; H( O: Z6 O' p1 K

  ?' {6 F$ B9 S' ]6 n- m2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

" t: C3 _( e$ q$ k) t- v7 {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。
8 y$ S* b0 H' K/ k* h
4 @) r; `( z  Z4 N3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
1 e( v) n5 w) c! z

, [. {2 x# V8 @3.1.2、元器件清单：
& C' T8 i7 }  Z' {. |- ^' g

0 W/ U8 ?' c) N  m9 V( A' m3.1.3、PCB 布局&布线：
( v1 m$ v0 F9 X  N; F+ v2 `$ _3 d
! V- r; d& N1 [: ^+ T

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

8 U4 U- W* |& a  T3.2、变压器绕制工艺：
6 ]3 B: q% q) X, y0 D
4 J+ V+ U, k8 N4 a/ W0 F" Y# N3.2.1、电路示意图：
" Z0 J5 Q6 p! O5 |6 u

3.2.2、规格参数：
& Z% F2 B9 F- w$ A8 |1 B. |5 L, o! 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）；
- v: X2 B( O) 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 e( j5 ^! y) f- G9 a/ V8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3 u+ ~$ {& i2 J, W2 L; O3.2.3、变压器参数:
% B& q$ L( P3 r. R2 V( p  o) s2 f

0 C9 c4 M$ O9 j3 o) `& H3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
$ @( F7 W8 A# R+ t/ |
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：

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。

0 I. C! S, |& h$ Y2 C1 W
表1 待机功耗
8 H0 s/ ?, E) ?- m) S5 S

6 {8 j, g- c+ c0 l) k) @表2 输出100%负载下的输入特性

表3 效率测试（PCB 端）

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
+ Y) H1 b, `7 V2 G

  X! n/ ^1 N; Q表5 能效等级评估（PCB 端）

6 N/ m8 ]/ c& T# B% F% i4.2、输出特性：
7 R% W6 N9 E* X4 _% j
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
( h/ |( B, R& X6 i! ?' P" I
0 O' Y& R! S5 f4 _

& X, h1 m( a! T. w0 v4.2.2、输出电压纹波：

/ P7 X! B6 R3 S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。
7 d0 M; Q5 ]8 z7 R& K1 Y' B
3 |0 t7 t. s& V8 [* `% E$ ^

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

' J0 s5 T( B$ u) `+ w1 i

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

; _) ?. E' S6 G" f" X

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

, [# B: Q8 E2 ~! t5 U9 x* U4.3 保护功能：
4 P$ h7 k2 h" n2 r4 r4 _
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

9 \' F2 R  q+ X# `. _. S+ z% G4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

( x7 F9 E. A+ F
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。

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
: [7 p" S. f- E4 t5 B& V
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。

# k, x- G. V9 Y* Z0 t- B5 [

, ~0 W. }( s: W/ A+ I

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
) e% X7 b9 m; h1 S5 {3 c& y  c, ~

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

3 E$ T' |, d2 f' M4 l. v

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

4 M3 `5 S( O8 p" L' o  V) |$ X

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

. n/ d4 j9 v' V+ a/ z

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

: ]4 X$ \4 M* w5 S' H" E- N) d7 P

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

1 C0 F9 m6 g% k1 e: A

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

: v+ o' Z9 a6 y4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

$ c2 W9 x; l  n/ H# k

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

6 h% q) W/ Q' Y$ @) L5、 EMI 评估测试
$ a  P9 e5 g% _: i8 ^  b
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）

" E8 {4 T9 H# @' b& x

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

, v* L/ y5 F7 {' {$ M3 V: F

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试