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。
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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。
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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：
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01、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24W，恒压输出的工程样机，控制IC采用了本公司主推的CR6267SM、CR85V25RSA。
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CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

5 F! m9 b7 w" gCR6267SM芯片特性：
! E9 j9 h6 N% V( D1 i7 G  c) \
$ g+ C: I  j" {! R- q! U0 aCR6267SM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。

- j5 M: r' _% qCR6267SM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。
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4 K+ z. A* s! K" [) p5 O5 Y& ~● 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
2 [( h4 L  d3 s+ v" J4 Q# W7 j● 高能效QR控制模式
  H# G" ]) `" q- Y& \3 W6 K7 ?8 D" t, A● 内置输出线电压补偿功能
6 C) F3 ^$ ?. K$ M4 a● 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
1 C* Q( G$ ~% j3 P/ [) y● 动态负载响应功能
+ D4 c8 ?, K. U3 X● 内置过温度保护功能
( K0 G2 }0 x/ g0 |% C9 J/ j2 p; F" D● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
● 启动电流和工作电流低
1 f8 m. p6 x7 U7 }3 @) V1 {9 S6 \; c; z● VDD端过压保护和钳位保护
+ V+ \9 N% ^# \# `7 \; m: I$ W● 逐周期过流保护
# o4 P; F! D4 I! |; ~" m, `● 内置输出整流二极管短路保护
  d% L4 _" h. W# w9 B7 F! F7 D● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
● 4个引脚散热
( H1 S( P4 a6 X6 p; s3 K9 b● SOP-8L绿色封装

基本应用
● 小功率电源适配器
● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
- q! D9 o% k5 u  ^9 Z! q  D( o● 替代线性调整器和RCC
- `0 j: z, }+ i$ ~" ]4 S
( [& P, R1 P$ u: @! t; E典型应用
9 B# l, c" @1 ^( T

7 k6 Z: Z$ Z' N7 R0 Y引脚分布

; O, r* F" x5 O* o* O引脚描述
3 Y6 b( J# Q$ _1 a2 g( b

CR85V25RSA芯片特性：
. _4 H! x( u: F  u% k
● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
● 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。
0 p! n# a, r, z% ]1 q
$ e" D8 Y/ U4 `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。
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2 x1 v# o: }$ O3 [! [" b02、样机特性
! V% M  D0 |8 T; p
  [1 B% Q( _0 o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。

, d: K( \! G$ a( [8 K* B) @2.1、输入特性：

2.2、输出特性：
9 v( v8 ?$ d. P3 U% Q9 l

2.3、整机参数：
+ M9 U" e- U4 k' F+ y5 Y  I+ t

: u# j) K! T: n6 R. y$ Q! t& z# r2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器

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03、样机结构信息

8 |8 Z" ^; z+ b" R1 h8 H" X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：
3 y& d0 G3 i( X& A* @
原理图：

+ h" K" ~; w0 h8 \PCB版图：
- l0 E5 f9 V" f4 M2 J
) o! |% z9 X4 X; \& I7 |  J( b

顶层布局图

" I* _- {2 {3 L* a) h4 k& F

底层布局和线图

  L& u  `% J& g1 f/ f6 c3.2、变压器绕制工艺：
4 j3 p! p0 i3 K9 K- I' f/ o
& Q: x3 I8 E4 U* y（1）变压器电性及结构示意图：
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（2）规格参数：
: m8 D& E' j3 X" |: E' M
' s; Z2 W  g" Z1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 I# L$ y6 l# T- [3 b0 ]3）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）；
2 g) o7 d% z6 W! T7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.25V，10kHz）)
/ j9 U# u- q/ t* ]" Z8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
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; J  V4 l, w' l8 d6 T; ?（3）变压器参数:
, r* g' v( o) d) k% y( s# x

6 f5 Q; n8 C4 n- G. }3.3、元器件清单：
- r' `' e2 `% T5 c) ?1 ?* r; a% R% \

0 E, a; V9 ^0 c
04、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。

4.1 输入特性：
- {% U7 y3 t8 P% d4 h* }  {
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。

$ m; e" [' D9 E0 \/ a表1、无负载待机功耗:

3 I" ]( p, }% G* r4 T8 c表2、输出100%载下的输入特性

, x1 B. J+ p( J3 J" a表3、输出PCB端测试的效率特性:
3 U* Y$ K" }& z

6 Q3 b4 P9 ~8 s, H9 h8 V: J4.2、输出特性：
; J' B* U: X: b2 Z6 B8 [9 s0 h
注：以下数据均为PCB端测试；

2 Q3 q- O0 J4 H- a, g: V  y$ G4.2.1、线性调整率和负载调整率：

* D: B' S, w# r/ w3 C4.2.2、输出电压纹波：

, U4 u: ^: ^- |! n! A) k% R% @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。
' @/ ]/ o8 W0 ^' d2 o7 u
5 `8 `: {4 q& t) a

2 P2 Q- x3 \) f7 t纹波噪声波形图：

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

! g8 `8 ^/ `, \4 a! e! D$ L

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

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

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

2 P% q- Y5 V9 W: L  v4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

0 ^. l7 d% A/ O8 M1 b: }- K$ J4.3.1 过流保护：

" v% S. H4 Q) p6 w" |+ K  t8 c

( H' l. P, m1 p8 ^) W* k- k! V. h
4.3.2 短路保护：

功率计限流电流为 2.5A
0 V! q7 l( k4 s- m& R( [9 w, O
1 U2 o( Q$ N) o( q: m7 M

7 X* r* w+ f- J# g( I
+ R5 m; M* Q1 Z3 [& A4.4 动态测试：
  r4 C7 H0 X$ B
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。

: \3 O/ u# g! X' @3 F/ q7 T

AC90V @ 5ms

9 I5 E' J5 d8 O4 n

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
. _/ B. a5 J3 c& ]
注：AC端、VO输出端波形图。

6 W# e& w: S& r3 Y$ e1 r

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

5 n& b$ C  M, p! ~' J

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

: i( q$ p. j% [2 h* Z

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试
4 x: u& Q0 c% O. o$ I
# ~. m9 m0 E/ O$ q( g# u  X; V" ?DRAIN端、CS端波形图：

1 |4 y7 w1 b% D7 ?$ ]

AC90/60Hz，100% Load

3 L* [* {0 d, N8 T# y

AC115/60Hz，100% load

8 n+ _$ e  P+ T0 p! Q2 U

AC230/50Hz，100% load

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

; i6 Z& P$ O% t1 O- q4 ?% s06、温度测试

/ ^' M* M- i  P- U# j9 s测试条件：40℃环境下输出2A测试。
% m7 p9 f, j) C# U1 Y

2 ^) n8 i: ^$ t4 M1 a07、EMI评估测试

测试条件：
  b( _4 b3 S, n5 ^6 {) Q3 V输出电流：2A  负载类型：电阻。
1 d; W) ~2 R, A0 u限值标准参考：EN55013、EN55022B。
4 i$ |$ E( ^+ l* e7 G2 q

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

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

6 S5 Z1 _6 f& Y4 c" G" k/ s! L

AC230V 辐射测试 PK+AV

' R/ C' p0 m, V

AC120V 辐射测试 PK+AV

. T1 ^- `+ B/ z$ |$ t

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

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