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。

0 u+ O6 O( M/ I1、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。
! M% K/ i* j% l) K
' }' E& `: ~- U) R

& T; t9 R, _4 e% V

# R5 Y$ _: M7 {/ l

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

' D, `- C6 ^. U8 t2 k" o3 uCR5269SSG产品概述

3 j* K( b5 t) B  qCR5269SSG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。

4 L/ |6 v0 T/ o5 [* J; u- GCR5269SSG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 M7 c& n( E# D: `
4 C! H  Z+ g' C8 _+ q) x芯片特性：
: H8 a2 s+ }5 F+ v: G● 全电压范围待机低于75mW
4 k. P: V4 Z) C/ _● 满足能效六级标准
7 o1 G9 B3 p! R" }1 d9 w: ^$ E6 H' w● 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
$ B# s8 V* ]0 v) p2 p( q● 典型65kHz开关频率
/ e/ _/ Z4 n" b, I2 r● 电流模式控制
, e* j2 S) L0 {* M% [+ z● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
4 B) D, I4 @! _8 }● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
● 过载保护
5 R( r: ~7 d& Y/ ]- L' J● 逐周期过流保护
* N4 `5 @; h* o4 F. J. l# 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

& H" L5 ]; k! w% e基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
% g% R4 q1 D! _8 y7 q● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布

引脚描述

典型应用
$ o- |+ I+ v9 r; I$ W1 B

, T9 p! j5 s  L2 b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。

7 W! m& o3 z2 _  ~% h; A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) ]- I7 K) }. A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 M9 a& T# y2 \
" c( x8 |. q% J9 [2、样机特性
0 W  Q% U+ M3 A- X
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。
6 L% S' Z  U0 S$ _, j6 V  P* L" d
2.1、输入特性：
5 O- |! J6 z" N, a8 h0 s3 h. a! d

2.2、输出特性(PCB 端)：

2.3、整机参数：
0 U5 J! r5 }9 d( x6 M0 A

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

% Z4 M) J8 k, s9 B2.6、测试仪器：
* }9 z2 E0 k9 K4 K

7 ~0 E, }5 C5 E5 C6 L6 ^3、样机结构信息
4 F, M: `: ^& K8 J2 M( m2 q5 p9 j6 p
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。

# m9 @" u* I* {3.1、电路原理图及BOM：
1 g. K0 K9 K2 e' S6 J0 U
+ V9 O/ T$ Z8 V& G3 Q. ]5 b8 F" \3.1.1、原理图：
2 r/ ]' ]3 ?) R0 a7 x& Q' ?- i

, w9 R3 i. N( ]) S4 B& w0 V3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
' I, T1 k: Y% M8 N

PCB 顶层布局&布线

; J4 A. l$ T% e

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
& K2 D$ s( \/ g+ u7 F
3.2.1、电路示意图：
/ h- t) j! ^* ]2 }4 m6 }

$ f, E( v+ y, [: ]9 U9 v4 g3.2.2、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；
9 Z2 K3 h3 y* q) {) H$ V( i3）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
; S0 Y- r0 V" R5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
* a) q% O; R9 l+ H6）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）)；
1 s$ A$ U* \8 b2 |5 T8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

3 G6 W* @% y  k3.2.4 变压器结构图：
' W  ]5 Z* ~+ n- X2 E% T

$ e2 Z) H$ t8 L0 D/ b+ \9 [4、性能测评
( n% S! j( t2 ]1 b
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。
. s; h! C- Z( ], G" n9 d2 x
$ [' g; q/ h0 _9 \; v/ `, |4.1、输入特性：

4 w4 e' m% g: m. r" |% I  `& C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。
7 o! m2 _7 q4 d. m
/ M2 i8 S* l7 s; a; P
表1 待机功耗
3 d, m) k7 D$ [3 v7 n, S

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）
! J9 U6 f: o. }* q  i

表5 能效等级评估（PCB 端）
$ ^* j$ p: z7 Z% J; h5 ]

4.2、输出特性：

/ g5 F/ k. _8 ]4 B4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
) J+ y8 N3 k5 ?7 p8 Y

" o: s. [' F, V8 A/ a: D# B4.2.2、输出电压纹波：
" S3 {9 ?0 b1 G* o2 q7 V- T  E; F/ 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。
  m# A* r5 h7 T* n, }5 ^/ m) Q  y' ^

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

9 j1 t. S8 d  l8 k8 I

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

9 m( v% h. N# l2 A$ P4.3 保护功能：

7 H( j- t' g0 w以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
) _: j2 W. v7 U7 H5 ?

4.3.2、短路保护：
& z8 `$ S% N/ F: h' i
% `  }( m' f3 b* m& G  D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 i0 m+ x1 F, g4 F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

. J% Z3 O# U7 u9 B& l# D! ~. k温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
( {4 h- A" z' _- C0 H' X8 M, g) s
- }- a0 I9 T) n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。

9 Y1 A8 g, S/ l1 h

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

# f5 U! k$ Z- F3 a( J4.6、系统延时时间测试：

! u* J+ u5 {8 U

/ e+ x+ h4 m+ ~" c) c

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

. F0 l1 F9 j7 G5 U0 A* R

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

- ^' H2 s2 G/ C2 A' _9 U5 O

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

# h3 |5 T% S9 b) L3 X% X8 ?+ G4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
9 S: h0 |* G. S/ n% B
0 q0 y. y! {* p% h( _/ c, [$ U, J

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

6 B, C( `, q1 C7 O% V3 M

AC230/50Hz，100% Load

3 j+ r9 d8 D& L6 ^7 `3 m' g6 h

AC264/50Hz，100% load

, }0 `, |2 k0 t- D! Y

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

+ }! m, B& J7 G$ q$ s: t

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

+ i4 t" p8 J- a4 h# }7 S5、 EMI 评估测试

+ Y9 ~5 L. q/ h  w  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）
# T5 n* l# h7 N$ w# I) x

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

3 S7 a# i0 g1 P+ h: K' d

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

: f  Y6 A1 t% F! @- {4 f

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试