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

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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; q0 j" E1 ?7 B* [

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

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。

$ R  b; [% E$ j6 Z% j5 c0 T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 V* z8 C8 }5 R" p
: V$ O, G8 Q4 L0 [3 I; v$ M- FCR5269SSG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。
4 n" S; {$ Y- f" }- w1 \+ {( ], ^
芯片特性：
7 X4 Y6 o$ o7 f8 k+ X● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
8 M: E9 N0 V* w● PSM模式降低待机功耗
● 内置软启动
5 [, P0 L- R3 }3 b' t6 |- a: ?$ |+ d● 良好的EMI特性
9 {) I* K5 R# p2 |& G● 零噪声工作
& J/ F: t6 B) l$ G● 典型65kHz开关频率
& o) \9 A  R/ M% K' f9 J  Y. `' c● 电流模式控制
, I) P, T  Y4 {- w$ T, Y' |● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
) o/ l0 R. ?' F  R/ F% X! W● VDD端过压保护
● 过载保护
) J) U/ r- v# o5 T% Z6 z● 逐周期过流保护
● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
% U. h& s% A1 t) L5 P7 i) |● 四引脚散热
' E. X* A* V! i& N● SOP-8L绿色封装

0 R4 y% e& w$ i% G% m* ~% P& @; V* v基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
5 z* R0 n. Q4 I8 \* q● 数码相机和摄像机电源
7 x' k  ~) _: q3 e2 v7 ?● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
# B' z0 o# w. j6 n+ H- H● 掌上电脑电源

引脚分布
. R$ h& n8 l2 B5 F' e6 r8 u5 M# V

. v  x) Q( e% z1 H# ~- z* _引脚描述

典型应用
. D& _9 [1 I4 C/ f5 S9 l  `

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。
0 `! ?6 \2 e2 v
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。
' ^) F! n! d: ~, P. `7 M9 Q! A& A
1 k+ j/ [$ ~: X5 F( p9 {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。
: i- ?. ^/ I" F" v% m+ N( J( N
; O0 Z; a: K- k! Y% \2.1、输入特性：

0 w. h$ T' T* a9 h2.2、输出特性(PCB 端)：
  _: m6 n" H# T0 g) k( ?

3 \# e/ g7 J: `+ ~& {2.3、整机参数：

( _4 T* C' l# U5 Z- U2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

8 S, o: F2 w, _7 t: a7 c6 `6 O* B2.6、测试仪器：

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。

2 u/ A1 j# C& z7 q# D& j- h( X- h( a3.1、电路原理图及BOM：
# F& D8 x8 j5 B4 [6 C) A
) T5 f; d0 L, {6 F3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

0 R, m; O! m4 W- P6 {. d" C3.1.3、PCB 布局&布线：
  ?+ F+ V2 x) ~& X/ i

PCB 顶层布局&布线

6 O8 {7 I# ?" j

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3 r& T7 r' _4 K( T8 _7 s8 Z6 C3.2.1、电路示意图：
$ w" ]( O8 J2 m, i

3.2.2、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；
6 i# H0 E  u+ U* _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
$ Z% R/ a6 @4 F5）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）；
& t$ o; I2 V% I0 t7）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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
% i+ O2 S6 X, F7 W% m

3.2.4 变压器结构图：

4、性能测评
/ G0 L* y9 I) o7 X) 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。
2 Q8 {$ y" D# J7 N+ l# j
4.1、输入特性：
2 j; V2 a! C+ ], I# Q; y+ A, |9 ?/ D
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。


$ z( k/ C! v* F- e, w* N表1 待机功耗
" B0 u9 X% s2 T# c

9 l4 C% ?0 I: A& q% v/ ]2 }+ N表2 输出100%负载下的输入特性
& Q$ ^( Y# P3 r) t$ C1 G4 V

+ O! P1 G3 N3 P表3 效率测试（PCB 端）
  h) g- W. o* Q3 v% r) i- D

6 z3 C& Y# M4 e$ q表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
( A& a: _) a5 a4 f8 _* G( J/ {

表5 能效等级评估（PCB 端）
# ]# h! f% ^: F  X. p0 B8 g

4.2、输出特性：

2 e# p/ n7 {: Y% y, U. o4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

6 c/ _: {# x) I% k4.2.2、输出电压纹波：
4 }. D) ?+ W7 n, K! Q# A, V' |
  J: S/ O$ l( ^( {& G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。
2 R; p! I+ J2 B/ z3 O- ]/ D) O
3 Z: {* Z+ C4 i9 w( g8 A$ P

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

! q, k. j) b$ h3 }% {

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

4.3 保护功能：
8 f4 R, u  v, k% H) N$ H- m
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
6 d8 u4 N1 _% S# g! [' Z' g* J6 S

0 R% K0 k+ ]7 V8 J4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
6 x/ f* {( N; h6 U) k

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。
# W. k8 j: L" G# U5 L9 W& u

; W- p" J# ?! w% _3 |

测试样机及配套外壳

  k7 p& W) a" [" Y  R温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
' I/ L. k. M; ?8 D$ i( z
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。
/ D8 W& H4 H) B+ z0 D3 O

2 o6 S: U: l) y) Q

AC90V 5ms

$ |4 v( E% t' j) K4 N! @! X

AC90V 10ms

% Q' o) C$ B1 }0 x* A

AC264V 5ms

( P9 I1 @/ m, j6 `

AC264V 10ms

4 V0 _4 Q: Y$ _! o3 h8 G2 D1 k  M7 B: S4.6、系统延时时间测试：
8 V& \) Q3 L9 H6 [, @1 g
, ]0 f) f+ F/ _- I2 Y4 W

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

* t. E) B7 O. E5 r0 d; @

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

' E* {3 d+ R0 x) I6 m. r

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

( o+ E5 P1 F* ]; g  G1 ]; j

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

) T4 _1 g" w$ Z2 M; Z) }

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

2 Z3 |% a! g8 d4.7、其它重要波形测试：
. S% y( l  d5 X0 P% r
" t! x( z& ]! Q& X, T# y" DDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
. u1 I1 p* a) x$ C. K9 y- b; M

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

& Y5 u1 P$ J& @' v* R9 F& p1 q0 v% }5 n

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

6 r2 X4 J. J* K, q6 \1 Q( N" y5、 EMI 评估测试
9 u1 b7 c' U( r( o% c( d
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）
0 x* f. K' g+ E& v2 ]8 i4 E

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

4 P" a& p$ K0 K8 k9 T, J2 \1 k

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试