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

$ t4 _. W2 d- }( l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。
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1 ?+ \' X: H. N/ F1、样机介绍
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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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CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

; m1 h. _/ g, p+ f  z$ KCR5269SSG产品概述
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4 E; \8 I$ L/ X* WCR5269SSG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。
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: c$ E/ B+ O( b5 ~) l4 H- N% E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。
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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。

$ R6 J* g! W7 F3 l! L5 \; s# K: X0 Y芯片特性：
: q: l; u( h7 y0 f$ r5 v) M8 a● 全电压范围待机低于75mW
1 u3 B8 T* g2 p; A● 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
2 I; ]3 k2 a& R" e● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
8 f( a& e% \. B$ m, y0 g● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
2 D7 [- f# M+ ]% `. z( }, F● VDD端过压保护
● 过载保护
● 逐周期过流保护
● 过温保护
. }; V7 W: _, D7 t# U/ }● 输出整流二极管短路保护
& Q% S# y2 h0 M● 四引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
! A( U2 Q2 Y5 P" z! F  P1 z● 开放式电源
7 C2 Z: J8 {3 U& H1 `1 s● 数码相机和摄像机电源
, n* E) z; y1 p  G* O# D& B● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
0 K& u! g3 ?6 g1 v1 x: v0 I9 f● 掌上电脑电源

引脚分布
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引脚描述

典型应用
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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。

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。
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2、样机特性
" M# G& U3 ~' B  v% ~  P
! O+ E$ o7 |9 t! @$ P& i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：
) e* g! R& C1 P+ U, j

+ s! u  Q& Q) y2 ?0 U$ Z; w2.2、输出特性(PCB 端)：
2 P' d$ K# }) G. W6 ^

5 t* a( L: A8 T2.3、整机参数：

# @3 m' S+ L  E6 d2.4、保护功能测试：

% @* ^- V4 O- V1 V2.5、工作环境：

) ]5 V5 v9 h. p: r2.6、测试仪器：
: M' a$ F/ K* e4 }: f9 t

' Q* B) B7 n' j# h8 @1 e: O8 L. E( x3、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。

3.1、电路原理图及BOM：
, S; R) a  f0 D& ?& r5 F; _
7 L  c. m- `1 t8 e3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
# W# c" W( @! N( `. S+ P) {! k. }
6 X* W/ ~9 D7 I- G1 m' q4 Y4 G( b

PCB 顶层布局&布线

# w. q9 M7 P: K  v9 U; q" ?

PCB 底层布局&布线

5 ?6 u4 p2 u  z3.2、变压器绕制工艺：

2 L2 [) E6 L; P* m3.2.1、电路示意图：
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3.2.2、规格参数：
" S' T( i6 `- S3 H2 L+ s( N# Z/ D; R. N1）骨架：EE16W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
. o' y( o' h/ j" f2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 Q8 g( s: k* m  ]3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包线；N4: 三层绝缘线；
% B" O* p& R& y# U3 L$ ~1 X6 Q4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
$ o7 j) j2 ?( z* q. S" L5）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）)；
3 h8 ?1 g' `7 _- C8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
. K5 j1 F( V: ~, k' m. O; C2 }9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
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$ z( j1 c# K, Z$ S3.2.4 变压器结构图：
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4、性能测评

4 ]/ m1 I; Z4 ^0 W- G  Z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：
! S: G( Y4 G0 m- n
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。

* }' ~9 }+ g  H4 D- x
9 N! u8 E- ~6 t1 r4 m" w表1 待机功耗
# P! e1 @9 d4 S( K

表2 输出100%负载下的输入特性
! J7 c+ x% n/ R! i

. w& H* ^( O1 X% m表3 效率测试（PCB 端）
. c# `! \+ D- P7 G8 E, G

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

$ ^1 o7 K( [; p( R5 R9 l表5 能效等级评估（PCB 端）
2 x0 S. Z( u* F) ^

5 x. ~) w, ?5 l0 i$ v& @4.2、输出特性：

  `: _7 E8 ?; m8 g* b( \- w/ Z4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）

5 g) K- B9 a' r

4.2.2、输出电压纹波：

$ u9 }! p" D* P& ?, H5 T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。

4 O# ]! _6 _6 }, U& }% `! b+ w

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

3 ^6 P; F7 f8 B* L$ I. h: X: x$ I2 W0 k

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

& y$ L1 l, m6 Y/ J2 J7 j4 g( `6 i4.3 保护功能：
) d+ p: s! a& D. J8 E
# r$ {+ A$ Z1 ~( t$ |以下涉及过流保护、短路保护的测试。
' Y% x& [! A& R5 q/ v1 k
4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

' s" S( N+ @5 M, X功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
7 B4 J- W9 p/ s* y& k9 D

5 }6 S) P: o) k7 b! ~" O6 i
7 t& E( R/ I4 Z3 ~8 o4.4、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。
! J3 b7 e. A3 Z8 e) y( |

2 Q5 B/ d8 B" b- c) d

测试样机及配套外壳

$ Y6 w7 ?* o, D- E7 n% H( V温升测试：单位℃

% i- O9 W) v+ u2 C# a4.5、动态测试：

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。
3 j9 x0 {) M4 z# S$ z% T: t$ s5 U
! c7 v6 M6 d# |+ r8 o* E

AC90V 5ms

: Y$ n( U" @9 |7 y

AC90V 10ms

: N3 O; a; j; v+ [6 K

AC264V 5ms

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AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

3 S, }. J2 A: ^* y

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

! R4 i& s7 d: s* R. H5 p

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

. Q' R2 @6 n" U1 E7 t/ f. ]

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

% d! ]. R, ?! D) |- {5 Q4.7、其它重要波形测试：
' X( M  A  f+ `, ]$ @
1 Y) e$ t4 n$ `3 S- L& Z1 dDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

* S; S; Y4 e% H2 s4 t. U/ K

AC230/50Hz，100% Load

8 b  J1 O; e# j. k4 W3 [) T

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

% j/ J! ]4 a# A2 W5 r% R) q& ?) u5、 EMI 评估测试

# d" _0 L: e& y: A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）
8 H9 R" j1 ?7 H, K# i2 K2 f& E5 P
& v  Y) ]; D# R- w5 X5 T

AC115V/60Hz 传导L 相

AC115V/60Hz 传导N 相

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

AC115V/50Hz 辐射测试

: ]$ l, A. [0 ]

AC230V/50Hz 辐射测试