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

( Y  @6 Z* d( @% w, J概述
6 o: W/ A  J% ?7 X: T6 _
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 ], n* {  N* M+ @' m- M
1、样机介绍

' a) `; a( V! c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。

$ q/ _5 k3 C) t0 l# s7 {' I' }

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

, S( t5 C6 m0 d% Y1 FCR5269SSG产品概述

# z, I4 A# F# Q3 d2 T4 F' i* d: pCR5269SSG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。

7 ^! w6 P. _2 CCR5269SSG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。
( z- H- v# T* d: r' {4 J
0 Q3 J3 I9 [; m/ @( Q芯片特性：
- w  B  u" s3 J- [/ j  b1 h● 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
● 内置软启动
● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
# {: s$ N  C4 m9 C" G2 \● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
" e2 |6 o, X0 @8 _' A. R● 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
● 过温保护
" W" H. T8 E$ p7 x, h% h● 输出整流二极管短路保护
4 j" ?9 H+ N6 b& N/ v7 Y3 p, N● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
● 开放式电源
● 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
5 n8 w5 B1 |9 }& n● 掌上电脑电源

引脚分布
$ S3 k& V* l5 @8 _! d0 l

3 K! v* z5 i5 f$ F- m' l引脚描述
! c) {3 z, {  ^0 w) K

0 N% O) C% a  m. n. o, c典型应用

7 T0 ], T, Q" X! A- 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 d' K. \& v: l) _6 j
, b7 v$ q! {; C! @4 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。
4 d: C& H) b3 y6 u
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
5 y! {/ i# D% n0 o1 ~
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。

2.1、输入特性：
/ x3 ~+ U1 V4 r/ ?  D6 ^- y6 H6 G

2.2、输出特性(PCB 端)：

6 H& ]7 Q, A0 Y. n1 c. x9 _2.3、整机参数：
3 ~' I- O( D2 c0 }

2.4、保护功能测试：
# m7 t  l4 s9 r$ K0 A5 e9 M

2.5、工作环境：

' p& r4 a8 h' D# g2.6、测试仪器：
+ q# A$ g* s* V2 W' \! a6 z

. r1 f8 \2 C7 h% v9 l3、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。

- o% \; b9 y) o. c; z3.1、电路原理图及BOM：

4 G$ P. `- N) A1 e$ V" H0 L3.1.1、原理图：

  v9 ^0 {* @- ]( ]0 Z& V3.1.2、元器件清单：
( P4 ?# \* c) F8 U4 v+ j, M/ S1 `

1 J! i/ \0 i$ J3.1.3、PCB 布局&布线：
9 L) H$ Y, X- d; C9 i4 I* @% f3 y

PCB 顶层布局&布线

PCB 底层布局&布线

* O  k% V' T0 r6 r% g3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
0 c  H0 P3 w; Q( G) v+ p' J# E

: D9 y( N- Z2 h3 |7 }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；
3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
+ {5 L+ G. b2 X; O4 b4）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）；
8 `4 N+ B: e" i2 }6 D* 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；
% u( P3 ^( o4 V9）成品要求:浸凡立水；
. X* x' ~: @/ [; j" C- j/ f+ A, ]
3.2.3、变压器参数:
% P7 u& Q  H' D5 k; h, J/ n# M

3.2.4 变压器结构图：

5 q& b8 z& R$ h' k; f# R* D4、性能测评

  s7 X. {5 ?2 ]# m" S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。
" p, W  t' z2 b! U5 m

6 f$ B  U0 H6 |2 h, P0 d/ ]' f表1 待机功耗
$ `/ z$ l3 k, ?7 V4 k  G4 W* R

表2 输出100%负载下的输入特性
. x1 R& p$ c5 H6 S4 V* k; G) J

) {% a( b" X8 ?9 V* D表3 效率测试（PCB 端）

8 f5 N5 j+ O. |/ d( |- o表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）
( k0 W, `1 B2 O4 N! z0 f

表5 能效等级评估（PCB 端）
5 ]5 E. T8 _* q, {8 K

4.2、输出特性：
6 J4 C3 p* H. l+ C  n
4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

4.2.2、输出电压纹波：

( k$ R4 S9 R- b2 R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。
' t- m* i, ?2 a4 d/ M+ I7 q2 b
) B0 u& v6 O) N# t" y

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

- c# P3 L. r* G1 i

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

2 G& @/ D* V; [. A" A

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

; `7 ~5 _/ m: Y; k

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! p2 ^7 A) n' y- v9 C7 a
4.3.1、过流保护：
+ \$ N, T4 O* }, i) F

3 o* u3 L1 t; c' U- d" P5 d* Z! j- Q4.3.2、短路保护：
- l; G& }9 A5 T4 t. U
' k, g% K( c) m0 j4 W3 o功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
" u* }/ v6 z7 I" \5 l5 N

; ?2 R4 U4 s1 _9 j
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℃
" \" k  ]2 X( b

( O6 c$ Q+ a& d  K+ r, c! J3 O/ U4.5、动态测试：
' u8 n( i( I# Z5 i/ z: L/ q
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。

AC90V 5ms

% J6 e8 ~: c$ l) F6 c  Q

AC90V 10ms

1 C9 {1 e4 e' M# U6 }

AC264V 5ms

) ?. j0 y. e' x1 z1 S; H

AC264V 10ms

' K' f7 H9 P; z8 H& W! b! \: X3 I5 g4.6、系统延时时间测试：

3 w, b, q$ Z5 }7 P9 s0 u

+ y' k1 [$ r" A  `1 h7 o& |

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

: _* ]! y& g+ O

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

" z8 z- m" t$ N) `, k2 r

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 i7 C4 L4 Z; }2 [

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

* b. }, ^- r! {$ q0 w4 y$ p% z8 x' {

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

5 P1 I7 @3 v9 |, _" ^' `6 J8 N4.7、其它重要波形测试：
& L- m4 Z0 l+ Q2 @# A
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
, F. G, o0 r, ]

AC90/60Hz，100% load

9 T8 v( }3 }4 J: a8 ^- q

AC115/60Hz，100% load

4 s: Q6 N3 J* m% r

AC230/50Hz，100% Load

4 U% q1 g* N; a) |  M$ T

AC264/50Hz，100% load

  o( R# W& Y3 |) E$ w+ F/ a' h  a

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路,IC 漏极、CS 波形

5、 EMI 评估测试
  o# o3 r: _% q( B: p' }
6 I0 L1 J2 A5 M* h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）

& Q& q; V8 ?/ U* D$ c

AC115V/60Hz 传导L 相

/ y, v, [( z$ K' y' L

AC115V/60Hz 传导N 相

  Y" }8 ]4 c# `: u  k

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

" k( W- p7 e) f8 [* q. }0 u

AC115V/50Hz 辐射测试

1 M/ b9 o& G  l1 {2 y

AC230V/50Hz 辐射测试