两颗“芯”，带你参透24W电源适配器方案的奥妙之处

思睿达小妹妹

电源适配器又叫外置电源，是小型便携式电子设备及电子电器的供电电压变换设备，常见于手机、液晶显示器和笔记本电脑等小型电子产品上。

+ B0 d  ^6 d- s, f, r4 {电源适配器广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备、安防、电脑机箱、数码产品和仪器类等领域，并且在这些领域都有着不可忽视的作用。
, i" \/ q" f$ M/ ]
今天要给大家介绍的是本公司24W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。以下为方案的具体内容：
0 P( R" u7 s. e6 @2 }, I
/ k$ j$ I7 j  A01、样机介绍

9 _7 l# n3 a* d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24W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。
' U2 d( @- V& ?+ k. B" B2 g
+ H- ?& N: e5 q2 Z

# X7 T6 m$ O8 w( u4 x

2 z" w) _8 t, }1 V& @

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

CR6267SM芯片特性：

CR6267SM是一款高性能原边检测控制的PWM开关，待机功耗小于75mW。CR6267内部采用了多模式控制的效率均衡技术，用于优化芯片系统待机功耗和提升效率，同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术，保证了芯片在批量生产过程中 CC/CV 输出精度，内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围（90V~264V）内输出恒定的功率。

/ \$ a6 `) v/ ^/ ~/ N+ }CR6267SM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），CS引脚悬空保护，输出短路保护，内置前沿消隐电路，输出整流二极管短路保护电路，输出过压保护电路。而且内置所有PIN脚悬空保护功能，使得芯片具有更高的可靠性。

) E& s$ O4 l* a$ i1 X5 r● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
. y$ |0 C8 b1 ^1 Q8 [● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
7 J/ y3 D. _$ k+ J● 可编程CC/CV模式控制
$ T; s  Y! s3 b2 F1 z1 @' J" Q● 高能效QR控制模式
9 t4 V: G" e6 r% a' r" o● 内置输出线电压补偿功能
/ I' t# n' X/ L● 内置初级电感量偏差补偿功能
● 内置全电压功率自适应补偿功能
  {+ N' k4 b! F% }; n& \! F● 动态负载响应功能
! B- [9 a2 Q+ `- Q● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
* x0 P3 q6 a' `! T4 p/ b● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
. `5 Z# Y6 S8 q. N2 J1 f7 j7 @# I● VDD端过压保护和钳位保护
" U2 W! R) p9 _1 _● 逐周期过流保护
. x% L. d5 d8 C$ W) [" C4 }● 内置输出整流二极管短路保护
) f1 Y2 e) R+ z+ C● 内置输出过压保护功能
; }" k; h  Y# _* w  H● 内置所有PIN脚悬空保护功能
# O) S* m" b1 Q; `● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
7 X, i+ r6 A# S+ ^3 q& Q● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
9 U/ s: u- L" z* V, P( J  v9 ]% k, g● 数码电源充电器
/ `' \: U1 f5 Z" k5 Y● 电脑和服务器辅助电源
' Q+ v  e) v! A, e● 替代线性调整器和RCC
( f3 W( _/ B% {" s  T3 V  `
4 }, t( {! ~8 _# ]典型应用
, L1 [3 L$ r) K! g8 ?$ H

引脚分布

引脚描述

3 j, W6 Q' T2 u) ^CR85V25RSA芯片特性：
% \& s8 _+ a* J$ d2 T" i
( e; T& y! w7 L# ?+ ^/ J● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
; b& O. N; ~+ P● 具有自供电功能，设计方便可用于正端、负端应用；
● D端85V耐压，用于输出5～12V以内的应用。

该样机是一款基于CR6267SM设计，全电压实现12V2A 24W功率输出。AC100V满足启动时间的条件下，实现AC240V样机待机功耗<75mW；典型输入电压时平均效率>86.8%；能够满足最严格的能效标准“COC_T2”；全电压可实现±5%的CC/CV输出精度。

7 m$ ]& i1 [3 E3 ~样机尺寸W*L*H：74*37mm*25mm，样机的变压器，采用了EE22加宽加厚磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
! s3 T2 I8 M" U( W. N, y
CR85V25RSA是一款采用内置85V功率MOSFET，具有CCM&QR&DCM模式下工作的同步整流IC。适用于输出2A电流以内的应用。
/ a2 d$ S* e% o$ N
0 g, q4 f6 L5 k1 |: ~' J# w02、样机特性
" }0 g6 O3 ]$ `3 M! U$ h  c
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。

9 q9 A' r% b  A. p' O; \7 |2.1、输入特性：
4 }: J+ \0 J5 v: v& j/ {

2.2、输出特性：

4 D# J& b4 ?* p; v2 b2.3、整机参数：

* S5 C8 L6 l# N) z2.4、保护功能测试：

$ _; n/ C4 O4 J! y2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

5 e% U5 m) O& G03、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PCB版图：
0 k! D! f. S3 m- |# F, }
原理图：

$ s' z9 A  ]$ C, _PCB版图：
: G+ a6 C) g6 C5 u( E

顶层布局图

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：
! {) n! p, E( v
( m5 I& G6 Q  D* U（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：

: @# p# R( p' }' K% u! X. a1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ k# c& ]3 n4 q7 J2 O3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
% Y0 K! s* t. k' L/ {8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
( U2 |; T4 b5 l; g! Q% Z7 p9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数:
& s# b6 L" e: c1 l# ]" n

6 x+ {# j$ t; W1 j1 K& J5 m8 t+ n3.3、元器件清单：
7 I" W( d  ^4 o  H/ ~7 m

3 f, M: x# h% V. \04、性能测评
5 J/ e7 S# [7 P4 R# j" K; D
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：

) U0 B" @* }) D' \9 N本模板经过在不同的输入电压(从90VAC到264VAC)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。
6 i: H1 e7 n% \( a6 l# o. [
" q5 U+ u( E0 J9 j( ~# }表1、无负载待机功耗:

! \* t" D  g1 i+ j  ]+ L表2、输出100%载下的输入特性
# E; f) |- p. `' a2 n  e

表3、输出PCB端测试的效率特性:

9 k. b( Y2 e. m0 i4.2、输出特性：

注：以下数据均为PCB端测试；
, s' s* d0 P, R- t# G
4.2.1、线性调整率和负载调整率：
& S) r. C+ M1 p; a+ V6 u% w

; q! i; M! P9 `2 W5 t+ W8 u$ r. F4.2.2、输出电压纹波：

注：纹波及噪音在10cm线端测得，在此线端并联10uF/50V电解电容和0.1uF/50V CBB 电容，示波器带宽限制为20MHz。

8 X- ^5 [7 S$ Y) b纹波噪声波形图：
. v5 x% N% s; i/ F5 {

Fig1 R&N @ AC90V/60Hz,no load

3 f0 d* E' x* Z, U  a, l5 m% i

Fig2 R&N @ AC90V/60Hz, 100% load

Fig3 R&N @ AC264V/50Hz,no load

Fig4 R&N @ AC264V/50Hz,100% load

- ~& s% o0 m) i2 H4.3 保护功能：
- i( R- `1 z$ ?$ e" K. \+ s0 p1 o
4 @) ]* I9 R% r: N! q  h4 f) u1 B8 V: G以下涉及过流保护、短路保护的测试。

0 G$ Q1 W0 n' L+ P- o4.3.1 过流保护：

* j' f) ~; i. }% @. D) z7 f

  O6 o& O' i2 w3 B4 B! x  \4.3.2 短路保护：
. s8 Z) n  ]/ [2 s* w
功率计限流电流为 2.5A
9 o5 ~% v. Q0 u0 @0 B/ l, W
/ Y: y' n, Z9 ]& F3 t& ?

; u$ n( W6 D+ J/ y4 s
% }$ N$ I% }5 {! K4.4 动态测试：
; o0 O. M' Y; V* C+ A7 `
6 V" L+ R, C( M% q0 H: x% ~) e注：输出动态负载电流设置为2A持续5ms/10ms，然后为0A持续5ms/10ms并持续循环，上升/下降设置为5A/uS。
, ~" r' R$ J, y6 M

& K3 y( x' E7 V& G0 r/ e9 H1 O3 c/ d

AC90V @ 5ms

0 p% h& G: M9 Y4 M* d: n

AC90V @ 10ms

# k; Q  P" P+ J/ _2 c% k0 Q

AC264V @ 5ms

- h4 o9 O' _/ a) Z' b* N, v! L. x

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
3 \  c& H5 Q: {8 R+ e
* I1 S$ K" s; w. a3 ]" ~" M7 u: F注：AC端、VO输出端波形图。
! O" u" K7 {3 u6 h6 H. H
9 O/ z/ p) g6 }% B- z9 @0 Q8 w

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

  i4 t* Z) Q' J+ |3 ^- h$ t

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

* z+ k- h$ q1 c3 U  d4 z) Z05、其它重要波形测试
: c# P1 y7 i2 K! M0 n: }
' K5 M) q: H9 a: @$ ]% Q1 z4 L+ YDRAIN端、CS端波形图：
" q% d- V( C$ R5 |
; ~( U2 h8 [2 \

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

: n# j' [; n$ U8 G& X4 R. O0 a' d

AC230/50Hz，100% load

5 H! L7 ?* C4 y/ Z% C, n- p$ ]

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

7 r2 K5 p5 i* E) s+ f06、温度测试

7 }" [- W! S* U- D/ k3 U; ^5 Q测试条件：40℃环境下输出2A测试。

( t3 A; \' y8 z* E% |" I) N& F, z07、EMI评估测试

测试条件：
: g) U  U# H9 d输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
0 i9 j& \0 T! q( Y( E/ w

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

& X' ~. X( ]7 ?& k$ G6 z

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV

: P. N1 t. Z3 E4 t4 [" Z

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

4 G, ^5 p) O# R% W/ e& Z4 }$ [

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容