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

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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。
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9 F# P5 U9 [( [) m. H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、开云手机版登录入口、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。

1 _0 q) _8 g& h$ N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：
* l/ y6 _2 J8 A: p. m3 C
) z; }9 }! v% ?4 I& \: Q01、样机介绍

  c  g8 _7 R* v0 t/ I  T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。
4 b  x* H) {( n' I9 i) W

8 K! Q( _1 `5 v. w: M$ ]2 p

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

; z# q! E# W: c0 Q+ V- u. jCR6267SM芯片特性：

, s3 C- ?0 q# i6 Q/ p/ h1 @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。

# z% P; B2 X0 t. @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。
$ i- D2 M, k- s; i3 H
● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
● 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
● 可编程CC/CV模式控制
● 高能效QR控制模式
( ~/ o  v/ G9 S' B* I( M8 x● 内置输出线电压补偿功能
● 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
9 N, U3 l1 @" d● 动态负载响应功能
1 n: U! m  Y. M. i● 内置过温度保护功能
5 N( v- a' ?. r$ U. t● 内置输出短路保护功能
8 r/ l- [7 F6 q● 内置前沿消隐
$ t1 j0 ?" v* Y3 J9 T1 m● 启动电流和工作电流低
● VDD端过压保护和钳位保护
+ H+ q0 u/ q' r5 x+ Q9 v/ g● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
● 内置输出过压保护功能
5 K! z8 H. {, F7 Y● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 小功率电源适配器
: I0 z$ t1 b% N+ y● 蜂窝电话充电器
: ^7 e: A4 s$ t● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
● 替代线性调整器和RCC
3 t2 w' D' y, C: r9 Q3 z7 w
4 O. m5 I/ R$ i2 m典型应用

: x5 R% T2 ?2 m' r' L/ G+ f引脚分布
5 f3 G& ^1 x  c4 A; G" y' J

( U0 ?/ L$ Q: W; a引脚描述

5 X. }; w0 j7 y- ]CR85V25RSA芯片特性：

1 M% c( t, t( d- X! U: O● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
4 y: P/ S: y2 @1 @- J7 ~● 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。

) C3 f# X9 H0 }0 N0 L+ W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。
( u/ A' u$ S- O  s0 |' M# w# ]
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。

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。

$ c: g/ [2 T2 X9 R3 D02、样机特性
: u$ q6 s# S6 |) I: E
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。
3 Q% s/ Z! c, h: C* z
2.1、输入特性：

1 A6 u' @, c% z1 B# l2.2、输出特性：
9 g& F5 Y3 G  m3 v) _$ r8 G

2.3、整机参数：
( ^9 [# x4 ]9 U  V$ J

0 i8 M- P5 ^" a/ E2 Z3 ~: G  z2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

1 ]: F2 V  z) E1 \. S7 d2 F6 C
03、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：
( P0 _4 R5 C. h: n# r3 y
原理图：
! p# M; ~" T8 V$ C, A0 X

" S$ b, P3 @, q% W) \PCB版图：
* X9 p! {; r& T- c. r' R

顶层布局图

3 R5 b  ?7 p6 W' v6 y

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：

（1）变压器电性及结构示意图：
2 |7 i8 ^1 p6 T* Q% |" M2 i  c, h- [

（2）规格参数：

5 h* T! y9 {9 \, T2 K8 F$ I1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
6 P: F( K3 W2 T6 \4 X3 m3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4 G! R/ A; ]4 }. P& T" d4）次级: 三层绝缘线
3 Z9 i& _- _1 m/ i8 H5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质
3 A  j1 T" [; i/ Y5 i  n( x6）初级绕组感量Lp：0.9mH±5%（测试条件：0.25V，1kHz）；
7 O' D: C2 `9 t; L2 i! D7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
' I9 U% J) _6 u9 f$ C5 n& S9 A8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
+ o! ^$ U4 \) K& E, b1 e  V9）成品要求:浸凡立水

& M0 V2 |$ E6 r! o/ [8 g. u, k- L（3）变压器参数:
4 P8 {  K: D+ ?

  ^, B# M! i' L$ V5 ?3.3、元器件清单：
+ m+ P( a: k% Q6 Z

% X8 Z! `) l2 A# ^5 f2 Z. i04、性能测评

7 a. E: l2 Q& f) H# _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 _" R) Z, l# s' @
4.1 输入特性：
' i) o7 ], E6 d
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。
& c5 t, r' b) l6 g2 N3 f( K
表1、无负载待机功耗:
" ^$ [& h7 \: g

表2、输出100%载下的输入特性
& k0 c2 ^' b1 q# U7 f/ @0 L

表3、输出PCB端测试的效率特性:

' j" _3 e0 i5 b0 ~" L; l- C+ v% a4.2、输出特性：
& n3 S# y$ n/ U' h1 A% ^8 W
注：以下数据均为PCB端测试；

4.2.1、线性调整率和负载调整率：
6 a+ G- U  e* [% k; W$ p3 ~

) H  ~0 v. A$ m4 N+ O8 R! c; @* F( i4.2.2、输出电压纹波：
) F+ {- B& W9 T$ {  g4 S  _  a
$ \6 J! k1 c3 N1 }/ i9 t( {+ E: f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。

纹波噪声波形图：

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

1 V  d: h* ~. Z4 R- B

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

. H6 t# H, n, @8 Q# R+ K0 N

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

6 i" o* [3 X* j) I

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

4.3 保护功能：

( v. K* `& l$ r9 V) N以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1 过流保护：

9 j  }3 |& A- o) x0 z

' K: L( l9 e  d5 y) `! J' O4 B
' [- W) K5 Q4 h& G4.3.2 短路保护：

功率计限流电流为 2.5A

7 ]6 \1 Q5 v6 K5 s

7 d7 a. A9 h+ c/ ]; z* `4.4 动态测试：
) q, V7 x$ j9 |; R
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。
$ k# y  k! ~0 Y. d3 U" T
: p! N4 Z2 _: X: C! W, k- ~

/ E7 E; J8 C5 ~5 J( f

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

: ^5 c  ~" d1 o2 z/ z% y

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：

注：AC端、VO输出端波形图。

0 I7 C5 N" ~7 [9 s- M" h

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

0 f7 z# Y% J6 l% x( a0 H

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
8 [( ^3 g* R8 I4 \# W+ `5 I! L
DRAIN端、CS端波形图：
: Z4 p9 J- v# F! B! _) N. I: r% D
0 o2 E" g, m( ?1 g/ V- \

AC90/60Hz，100% Load

7 c6 ~  S' m* f3 b

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

- {1 l# n+ r% }. j0 _5 ^+ K# Z

AC264/50Hz，100% load

& N. ?! S7 O  \) \. W- t- [

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

' E6 t8 W& E8 c2 L. |' C* ?

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

06、温度测试

) M6 d) n1 r/ {0 D测试条件：40℃环境下输出2A测试。

5 i1 s3 d- i. v5 H* k07、EMI评估测试
6 R% j7 H6 S) a9 n+ `
& u! k! `; s8 [5 {6 D1 G9 a: b测试条件：
% b1 G( ~; `* T2 \/ _输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
9 l: ]" Z/ o& ^$ A( j" v& k# K5 Y

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

3 H4 |& K# L7 ~$ b9 A

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

- D8 G1 n; S/ e( K- b

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

7 O) W' m. X/ z' z4 }* e3 M

AC230V 辐射测试 PK+AV

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

$ h& |4 U, v: P9 B

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容