有了这款国产电源芯片，让这个12W电源适配器方案脱颖而出

思睿达小妹妹

在上一篇文章中，主要介绍了基于思睿达主推的CR5215SG+CR40V20RSA 12W充电器方案。接下来，我们将介绍下12W电源适配器方案，该方案是一款基于思睿达主推的CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。那么，它又有哪些特点呢？

1、样机介绍

2 @+ g; i# T" ~% g. v8 Y该测试报告基于宽输入电压范围的输出为功率12W恒压输出的适配器样机，控制IC采用了思睿达主推的CR5216SG。

: l5 E# ]4 Y7 R6 q) N

CR5216SG_12V1A 无Y 工程样机示意图

4 U1 s' ^  Z& R' d+ x2 B" i+ ACR5216SG
" d% M% y0 Q0 U. O5 H# K
CR5216SG是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构，因此在应用时无需TL431和光耦。芯片内置恒流/恒压两种控制方式。
4 P) \7 H6 M* `5 I
在恒流控制时，最大输出电流和输出功率可以通过CS引脚的限流电阻RCS设定。在恒压控制时，内置恒压采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯 片的高性能和高精度。此外，内置线损补偿电路保证了从空载到满载条件下输出电 压精度。芯片还具有极低的静态工作电流， 芯片待机功耗低于75mW。

CR5216SG针对各种情况设计了一系列完善的保护措施，包括逐周期峰值电流限 制、VDD 过压保护、FB 开路保护、输出 短路保护、前沿消隐、过温保护、电源钳 位和欠压锁定功能。在FB上拉电阻开路，FB下拉电阻短路，输出二极管开路或者短 路，变压器绕组短路，CS 引脚电阻开路等故障条件下都能有效保护，使得芯片具有更高的可靠性。
; }2 R! T4 k' S6 P4 q: Z
芯片特性
7 n6 ~! P0 n3 Z
1 U, ^# W1 I, F, @/ W0 y9 K● 低启动电流

● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%

● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出

6 v2 {! D  c, T2 I7 X: i. V● 动态负载响应功能
3 t; `* @2 U1 |2 q
● 可编程CC/CV模式控制

● 高能效QR控制模式
) e& W4 Q" M( W+ |; q7 m
# m9 {5 j4 Q1 c% n+ v' j● 内置初级电感量偏差补偿功能
3 K6 {. j2 p" d/ G" w2 R
● 内置输出线电压补偿功功能

4 ^: T( K; e7 ^, F6 D● 内置全电压功率自适应补偿功能
% C7 _2 y7 w$ r7 W/ O; ]* |8 q
● 无音频噪音控制技术
9 R# h, a" U% ?* [
● VDD端过压、欠压保护功能
; r  b7 m$ i; ~: J
) z5 e" \6 T" U" L1 z● VDD端钳位电路
) c- j( S) \! M( m9 l# q
● 内置输出过压保护功能

● 内置FB开路、短路保护功能

● 内置输出二极管开路、短路保护功能

● 内置前沿消隐电路

, w+ X* O3 ~: t) y● 逐周期电流限制
) y7 J$ B/ r: J
● 过载保护功能
$ O7 o/ q/ ?( ?7 l
● 过温保护功能

! s& v0 U, W6 Z0 K8 M● SOP-8L绿色封装

基本应用

( o! [" A% o* }- A/ ^● 小功率电源适配器
* `( \4 F) ?+ u# C2 X0 j- s$ Z. ?4 B
● 蜂窝电话充电器

● 圣诞灯、LED驱动器
$ W# i8 \( J8 G" {4 Z
● 替代线性调整器和RCC
4 |1 ^# g* d7 ?2 e' l
3 K) M, h2 }- Y( P( b' C' K典型应用

1 K$ A: J; W& l

" N1 b0 @2 o0 Z' _7 k管脚排列
$ f1 [& s4 R3 t6 J

管脚描述
; ?& Z4 z" A: T

! e$ s% ?7 L+ V* `/ t( t8 O
该样机是一款基于CR5216SG设计的，全电压实现无Y电容12V1A输出的适配器。AC90V满足启动时间的条件下，实现AC230V样机待机功耗<43mW；典型输入电压时平均效率>84.3%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CV输出精度。
5 T2 U, p& i0 E% k0 F7 l& ?
( m8 L: X' Y+ L- k8 L样机尺寸：长宽高54*35*20mm，样机具有“软启动、OCP、SCP、OVP、FB开路/短路保护、OTP自动恢复、输出二极管开路/短路保护功能”等多种保护功能。
8 Y0 U7 h9 V8 y% {6 S
9 w3 c( b+ O- I6 ~4 H- s样机的变压器，采用了EE16加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
  V9 L$ V7 q1 u  S0 v  `- J
( Y9 b7 s4 s) p. \; V2、样机特性
" Z2 a9 b0 j. _! `5 P
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。

7 P% M, n* ~7 M6 c/ n1 m2.1、输入特性：

2.2、输出特性(Line END)：
9 y4 O; l. c3 R  ?) P/ k3 o

2.3、整机参数：
1 |% A. ^( C1 E& O( x6 ]3 g. G

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

- ]/ C  i2 U! f* b: n* v- e2.6、测试仪器：
4 @9 n* t2 \! [$ M' b. K

3、样机结构信息
# Y# s2 M1 E  d/ f5 l
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：
2 k0 @" {7 b7 D% N/ s8 t$ a
3.1.1、原理图：

6 V) U; d) ^- j7 M+ P/ s. g1 E+ D

5 `6 F) o( J: C' C! K8 o3.1.2、元器件清单：
5 R* U5 R  }% l8 f& u

% A- s) `; D7 f1 a3.1.3、PCB布线：

PCB顶层布局

1 l) z: F7 d; c2 |8 q8 D( O

PCB底层走线

0 w) c7 c' N9 A7 _& g3.2、变压器绕制工艺：

4 V( W, o  d( r, ~8 L9 j* @3.2.1、变压器电路示意图及结构图：
! `7 e+ a! L  I4 F- q8 C7 s

( J: {7 ~, X( m' I, f! ?5 m3.2.2、规格参数：
( n! M0 d$ P6 f* ^" E; i/ S
1）骨架：EE16加宽立式（5+5PIN）,Ae＝38mm²；
2）材质：TDK PC40或同等材质；
+ v, a5 h; o( l. O- T3）N1、N2、N4、N5: 2UEW漆包线；
+ M* f6 K0 c# u! M/ Z) I7 H1 |2 K4）N3：三层绝缘线；
5）绝缘胶带:3M1298或同等材质；
6）初级绕组感量Lp：1.25mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( o  i- m. y( K7 S* b9 p1 h" M' r7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3V，10kHz）)
1 C9 h2 L/ L  z# J8）耐压测试=3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

3.2.3、变压器参数：
+ [0 p; T( B( E  S/ _
, I. @3 m+ D; P4 t0 O

4、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。

8 L! l: N1 @8 a9 q1 T, \4.1、输入特性：
+ I( [; F: N/ N6 W/ M. c. p
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。

表1、待机功耗(输出含有假负载9.1KΩ)

表2、输出100%负载下的输入特性

- u- ~6 w; |+ g) F& r! q表3、效率测试（PCB END）
) M7 n8 r+ a: I( B

# y0 ]9 g) r$ g1 i) A1 u" K表4、效率测试（输出24AWG 1.5M）
. f: v1 Y7 _- x. w$ V7 N4 ^

' d4 w3 L0 H, V# O: r4.2、输出特性：
$ P0 a4 _9 p5 K0 q( m7 m# X
4.2.1、线性调整率和负载调整率（输出24AWG 1.5M）：
( O, L: P# Z$ `( E) b% I

2 y. H0 q) s% M# e9 q8 ]$ `4.2.2、输出电压纹波：

注：纹波及噪音在线端测试，同时PCB端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。
" o. |* o4 ]9 ^" ^+ t; j

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

3 [2 @! y* [" _

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

+ W/ I3 R3 P1 J2 V# E. u' W

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

6 Z0 U# |) g+ a

R&N @ AC264V/50Hz,100% Load

$ X: x* S$ O/ N( W5 G4.2.3、输出恒流特性：
, r- X7 k0 {7 n8 X( K" d

4.3、保护功能：
. ~6 C: e: B: Q- J2 M, _
注：以下涉及过流保护、短路保护的测试。

" `# V! e; C* b4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

4.4、动态测试：

  W4 k1 }, I. Z注：输出动态负载电流设置为1A持续5/10ms，然后为0A持续5/10ms并持续循环，上升/下降设置为3A/us。

: b1 Q9 v6 G; D

AC90V @ 5ms

" o9 c/ U+ V- l9 K' D

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

0 T1 r- ?% }% y$ C

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
) L. h% ~* O0 _/ k* F
: k& K  x$ t1 p9 b注：AC端（蓝色）、VO输出端（红色）波形图。

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

% r* V3 l- j! O! k

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

. O! i, f  e( a

VOVER_SHOOT @ AC100V，No Load

VOVER_SHOOT @ AC240V，No Load‍

4.6、其它重要波形测试：

3 A: ]$ W% z5 {" @2 a; p4 Z# h注：DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图。

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

! B4 @* s2 K% s* b

AC230/50Hz，100% Load

2 n* }4 ^# f0 ]3 H1 n: a+ m

AC264/50Hz，100% load

5 ~9 X8 V0 L7 E

AC264/50Hz，Output Short

! i$ m* t6 l0 x" d) W

AC264/50Hz 输出肖特基电压

; Q( ]2 ]( T. F: ^4.7、系统温升测试

6 O6 k& j; ]3 ^2 p9 k! ]# w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。

4 g6 M2 _7 E2 [: L

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
; X( k2 Z* H4 v. c% a  s* [

5、EMI 评估测试

测试条件：

. B, B+ T* g* ?' Y, `输入：AC230V/50Hz；
输出负载：12Ω/50W；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。

% _3 f, k1 _& m1 o: h7 i7 m

AC230V/50Hz 传导L 相

AC230V/50Hz 传导N 相

7 e4 ]! f# U# A$ _$ ]# c

AC230V/50Hz 辐射测试