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

" X2 E; s% u3 f. z概述

+ ?. a6 P1 w5 o* v- u+ c- w/ f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。

: K6 G4 U9 r2 f2 O1、样机介绍
  F. C' i- v/ {+ P
3 Z9 I: C4 M" L1 G" ^' Z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。

# i, D, `; Q) o# _! Y8 Q( E3 R

CR5269SSG_12V1A 工程样机示意图

CR5269SSG产品概述
) k1 j* l1 I& [4 u% x- U2 \) Q
CR5269SSG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。
' y( Y5 _2 T4 [/ Q- V
; p% ?6 `% |0 a8 E% `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。
( o2 e& S/ p  V0 h+ J+ F/ i
, O  K  E5 f& z- U2 \芯片特性：
( c) M1 G8 ^, P& B- V$ T3 q  J5 \● 全电压范围待机低于75mW
3 o6 q0 [4 x* E  ~3 h3 R● 满足能效六级标准
● PSM模式降低待机功耗
7 m: b7 }+ N5 ^6 |. v● 内置软启动
4 {3 D0 A# @8 h/ w/ N● 良好的EMI特性
● 零噪声工作
● 典型65kHz开关频率
● 电流模式控制
● 内置斜坡补偿
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护
: y) r- K1 {4 y● 过载保护
4 G' f; Y' ^7 {( y: z* Z. F  h● 逐周期过流保护
# K& N3 ~9 `7 t4 @: e( E● 过温保护
● 输出整流二极管短路保护
) S" e- |/ k5 m● 四引脚散热
* Q4 G% U( M9 U$ k● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 电源适配器
- A6 ^9 M7 P- F3 Q, J● 开放式电源
8 o- T$ m0 X" R- [8 l" {0 l● 数码相机和摄像机电源
! _: ^3 @: u& s+ y● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
! i& W$ E6 K5 ]0 }● 掌上电脑电源

" f5 \1 i4 i% L- _% U引脚分布

# S% |  P  U8 x& P8 [引脚描述
$ J% s2 Q7 N- N* Z

典型应用
; j( ^* o# z: Q% `

' [2 T2 }. Z- e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。

2 ?: n) |: v5 n/ F  \  B6 V2、样机特性

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。
' V5 C% Q2 r  K+ n) }
$ c% ]- H! U' b$ {2 k/ n: x3 N2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB 端)：

; m4 \( z+ `+ F2.3、整机参数：
  u# R$ b/ }' c+ Q$ y

2.4、保护功能测试：
2 L! z5 |( W8 A# y3 _

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
# ?$ ^9 g% ?. s9 K& L

# Y0 I" }. W$ F9 G# O3、样机结构信息
+ l) D" Y1 F0 [) I
4 s9 l. a/ {8 h6 M+ R0 p3 _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。

! s) }9 M; Q5 w5 q& D4 R3.1、电路原理图及BOM：

0 m+ z& B+ D3 P3 Y9 m0 Q' f9 b3.1.1、原理图：

+ `  \. ~7 {: z) X* ^' P+ W& m: y3.1.2、元器件清单：
& ~% ]  l+ y' q3 y* o  I8 d

  u- L% ^5 r( R( _3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局&布线

0 }+ \& s& v. ~5 q

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：

" ?5 O7 P, A& M* ?& F# r3.2.2、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；
/ s2 {* ^/ p) Y: e' G4）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；
* O1 _+ l; k( S0 }' H3 o; t6）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；
$ r7 J: x+ m. F1 j  d2 C( o9）成品要求:浸凡立水；

& P2 K: [: P* {  Y" p! ^& p3 y8 C/ t3.2.3、变压器参数:

/ g0 l! `! i2 q: ^4 b7 I1 }3.2.4 变压器结构图：

0 W, R  r, x* k8 _" t* q. C; C4、性能测评
4 J6 Y& L' x0 Y6 G6 L2 ?' S: e
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。

0 M* |! i% G" B: p4.1、输入特性：
* |6 r8 \4 m! }
0 c$ A# L$ i: e0 w* v' X# _/ [! ^. Y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。


7 o2 F& Z  W! B表1 待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

9 F( |6 p2 x! B) u1 [表3 效率测试（PCB 端）
  x6 u( T* T6 G+ A

表4 效率测试（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等级评估（PCB 端）
3 C3 D( g4 S  r

0 I; f8 b5 i. j3 G- A- p4.2、输出特性：
- Z, G& Y2 F6 e7 p
, _' g8 R: |7 _- P% e4.2.1 线性调整率和负载调整率: （1.8m 24AWG Cable）
6 l& p; G. h' E1 y
' w; \$ r$ Q6 O& N  r) r

4.2.2、输出电压纹波：
2 {3 K" {3 o; ^8 z' U3 R% Y
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。

9 M* u5 j! F3 n

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

1 T+ l/ |4 c( y5 `

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

1 B# T2 U8 Y( I* }# ~- M

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。

' E$ w/ s+ s% W- {* J- k4.3.1、过流保护：
' a: a2 ?4 z$ s7 r) u% T

4.3.2、短路保护：
7 u+ m" m/ A& s
% C, S7 j/ p% f* Z! t$ }( Q功率计电流量程2.5A,开启平均值模式测量。
( h6 w0 g1 \9 D2 w% z* V# s# t

3 p$ {2 W9 Y8 N, w1 z" Q
* D1 N6 a5 I- p6 U' O4.4、系统温升测试
, l, f1 O8 g: n) R6 w9 V. |9 p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。

1 v$ A$ y# G* Y- L

测试样机及配套外壳

温升测试：单位℃

3 J& r3 _; h( r" J7 I4 v4.5、动态测试：

+ L# C. X( e( g$ F9 H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。
, R) P2 Y9 U5 _7 f+ Q2 q
$ g& C  K3 V  z5 L+ Q: |( E

* ~* y, Q, z5 c* l: l4 l3 P

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

3 V! g: f- d3 X6 Q

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC100V，100% Load

' N' N; ~) \# f  V- r+ o

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

* }/ l- D: C3 H: P8 a: R" \

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

0 {, v6 `  ^$ d

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
7 [2 c- ^1 r1 \7 P2 Y, j

AC90/60Hz，100% load

  k( e& l1 ^- F8 @4 S

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

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

5、 EMI 评估测试

8 ?4 V1 i! {1 t1 i7 `$ ^' 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）
2 b6 b  ^$ T1 s/ h1 l

AC115V/60Hz 传导L 相

8 V2 O( W+ X; p7 i9 s" w) P

AC115V/60Hz 传导N 相

; y$ n/ S+ X( t

AC230V/50Hz 传导L 相

1 Z# a5 ]; j. t5 |) ]9 W

AC230V/50Hz 传导N 相

# t: a6 w1 w5 L3 P* a$ E/ _

AC115V/50Hz 辐射测试

, m! V# F* a1 L$ w6 ?- C

AC230V/50Hz 辐射测试