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

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。
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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。

& t, P( h4 M9 A; P

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
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0 _; @4 o( N1 V- iCR5269SSG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。
6 B" W( F6 r2 R" t' H
芯片特性：
● 全电压范围待机低于75mW
● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
/ L4 r. @: @2 R7 j9 p● 内置软启动
● 良好的EMI特性
8 ^3 I3 z* Q9 Y: r3 P' b5 C! w● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
% G4 d" r  M' F8 V- W# R+ }● 电流模式控制
# r4 @7 D3 k+ i1 m● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
  q& A7 ^; E: T/ f6 m# Z● 启动电流和工作电流低
% ~6 J: \2 S5 o● VDD端过压保护
● 过载保护
; Z% U2 w/ @$ W! X● 逐周期过流保护
5 h4 @6 a5 F7 x6 Z● 过温保护
8 j" v6 r7 V3 }8 c● 输出整流二极管短路保护
● 四引脚散热
: P5 ]$ `( }& M& D2 `0 u● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
& ^- V2 j3 ?2 r; ~# J2 ~! E" f6 _● 数码相机和摄像机电源
& B! T; w- ^& z8 j2 |" s● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
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引脚分布
- ?+ s% Q: ^1 v, C: E

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。
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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。

2、样机特性
* f) J9 y8 B! I1 R; |1 c+ H
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。

% V  E& Z2 z" w, _8 m& J" u1 B  o% |9 [2.1、输入特性：

5 Y4 H. f: o& Z# A# N2.2、输出特性(PCB 端)：
. n5 H6 {' s! W6 P7 P

+ C& [  F) }$ D! r0 V# v% Y2.3、整机参数：

1 m9 V, ~$ A. f6 ?' U! Q# _/ s9 K2.4、保护功能测试：

# v0 w1 J; I: H( i8 S2.5、工作环境：

7 V4 D, @+ }$ |" M% D2.6、测试仪器：

3、样机结构信息
0 s: I9 {& w3 f1 r4 I( f
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。

3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
5 C; w( V/ U! v. z1 j

$ j4 a7 u$ u8 w3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

7 U+ ^3 e  ~" y3.2.1、电路示意图：
" H1 ?$ ?) x5 q" z6 y

3.2.2、规格参数：
. F7 I/ k+ }9 C1 C1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
, Z* N3 p! Y$ ~3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
" `6 {9 L7 ]: i, w* j4 u. Y- |4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
/ w  n4 L2 W* E$ o' m5）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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
: F+ [, w. K6 O# z4 E( h9）成品要求:浸凡立水；
: O# |: S$ y* ?9 g2 X  I
8 r, J0 U* u% J; ]3.2.3、变压器参数:

8 ?1 s- [, U9 y) ~3.2.4 变压器结构图：

) b4 T3 ]! b( }" k4、性能测评

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。
* ]/ o! m; K4 O! |3 H9 ^- \8 h7 h
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。

  T' s$ q  L4 v
5 |/ a7 S, z6 T5 v; V/ x表1 待机功耗
/ s* {* W1 e% W1 V% n. I7 _

0 I" z2 T( t$ }1 ]  e" U1 O6 k表2 输出100%负载下的输入特性
5 w! [" e$ Q  V( j/ I

8 H3 g+ A7 g& X表3 效率测试（PCB 端）
, h( M  X/ V+ Y6 R( |

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）

4.2、输出特性：
; s1 O9 L2 x3 W5 b: V( R1 w# p
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

0 h+ i- ^! B: Y

/ |, F1 K7 R* Q/ _/ {4.2.2、输出电压纹波：

8 B: c- e6 P: {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。
3 W4 C5 l6 l5 w0 Z& u

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

- d2 O9 `0 p8 \" D& V

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

3 P( J5 s- o" }3 k5 k

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3 保护功能：
4 u7 B8 ]% a+ h7 W/ T1 {' Y
! p* \- T6 w  o2 F7 h以下涉及过流保护、短路保护的测试。

2 W" \- @6 |9 W$ R3 u7 A8 a4.3.1、过流保护：

6 C2 e- V$ t# L4.3.2、短路保护：

, P$ J4 A: N6 e  F  D; c功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。

. d: G. Z  ~. t& E( B
4.4、系统温升测试
$ J4 w# x7 M" U6 ^- k5 O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

! ]/ N5 _$ q5 U/ A温升测试：单位℃

4.5、动态测试：
: N+ h4 r  B$ k  m9 I) w# {& U
: r# [  g+ i/ Z1 c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 S) t8 z0 N* a
: B' A* Q0 ?  y# R8 t

. @' H, `& ]/ z6 E4 i; }

AC90V 5ms

AC90V 10ms

2 ]/ g$ Q, @1 ^* t

AC264V 5ms

: g' s- {. n4 ^: f! @- H

AC264V 10ms

* ~9 [( t6 Y8 @$ i- J4 i/ l7 K4.6、系统延时时间测试：

8 Q7 B# s$ z0 @! k0 [; _) ~

% D3 T8 ^" d! j/ i& ?1 B

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 D7 d7 u3 b& I/ C% c' ]+ f; i2 Y

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

- d% o- u+ W' R) Q- ?

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
1 W7 x) x7 x0 [# j6 {7 l
, Q6 D7 \. @3 h  u3 Y2 |; }DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

2 @2 U; O+ A/ ]

AC115/60Hz，100% load

. K3 X7 m, d# c+ K" w

AC230/50Hz，100% Load

# Y7 F' h1 h+ M! k, p) |

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

4 D" [: ~, g( A5 B: @

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试

) W/ S# ?/ A+ ?, E+ @/ N+ C( p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）

4 J, ^; C  \5 T" L1 l

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

4 u( u* C9 \6 H- Q

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试