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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" W! |7 {7 `* n. @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：

01、样机介绍

  B4 P- G  t2 `- H. f! p$ 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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( g% D3 x/ L! N# C! C. }3 I" Q2 C

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, T$ s* d# u3 @7 z/ @; Q# z

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

9 T; Z: A% t1 z' H1 z1 X1 h3 rCR6267SM芯片特性：

% r, Y9 w8 x7 S7 S6 xCR6267SM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。
' y5 t/ l& ^6 w
+ D1 B  N/ x; h4 S! TCR6267SM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。
$ ]9 ^* |9 T* b
* p' G2 o& g9 k● 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
5 M3 H& y- e7 E( Y0 h● 可编程CC/CV模式控制
1 p% J  T4 u. @4 k: j0 z$ Y● 高能效QR控制模式
% u% r5 v6 C4 m● 内置输出线电压补偿功能
2 f8 q8 Y- _9 w8 q3 B+ z5 `3 i● 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
, q/ w2 }/ k+ R. O0 F& r. E● 动态负载响应功能
● 内置过温度保护功能
● 内置输出短路保护功能
● 内置前沿消隐
- b9 P0 y" p/ ?, R) B9 W% e● 启动电流和工作电流低
" l" X. Y/ K$ N/ T1 S1 s! z● VDD端过压保护和钳位保护
● 逐周期过流保护
/ t3 n$ w3 [0 y% T( e) k5 ]6 f● 内置输出整流二极管短路保护
- F3 v9 M- a5 f! C& f* N● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
6 [8 [4 y3 b. T, z3 M  d● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
  F7 E, ]: D3 U' q
) e; J9 X+ [7 c基本应用
% `8 y. E) a0 y' C! ~& q● 小功率电源适配器
: G6 Z9 A$ p9 h● 蜂窝电话充电器
* z9 Q) \/ K3 R/ @3 [3 k" u● 数码电源充电器
  T* o, t! v  i. r5 S) f● 电脑和服务器辅助电源
( w3 J/ d- x$ ?+ f6 V$ M9 D● 替代线性调整器和RCC

" C+ N4 R5 Q( D: l, |+ ?2 ~( m典型应用
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引脚分布
+ }' m" L# C" s6 x. Z

- ?: G& A, o/ v4 ?/ m! l引脚描述

CR85V25RSA芯片特性：

$ M; @& l1 q8 W7 c" t( t( Q$ x. o● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
, S* }4 {. e$ I6 \- M9 w● 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。

  W+ J% `$ C0 J5 x1 S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。
% j0 b) ]" A; Z. o5 [1 w, p* a
  }2 G, l& H% h$ \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。

02、样机特性
) B, B- \9 u) A# a0 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。
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$ s# }% o5 ?5 r- ]2.1、输入特性：

% h( P/ F/ A! C2.2、输出特性：
9 F/ G) i, V! q' P9 J- r! f2 ?

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
+ p5 G. Q( ]6 @. [! x

2.5、工作环境：
% k4 R1 |; |2 M

2.6、测试仪器
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  F& `4 U" G, k& i+ l) i( }: O2 f  O
03、样机结构信息
" k$ O+ x/ U2 e( B( h7 T9 U$ F8 t
/ A& u6 o! K8 d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。
7 }4 p( L' p) ^! [. x
3.1、电路原理图及PCB版图：
' X! @3 ]0 V" d1 o. ?. J; _  D2 n4 K
; K7 Q# f+ c, _: U1 M原理图：

PCB版图：

顶层布局图

底层布局和线图

  m+ w9 c0 J# F3.2、变压器绕制工艺：
6 j% S+ b3 {$ m1 G7 S6 U
$ g( L1 G3 i/ i( \( o（1）变压器电性及结构示意图：

+ Z7 O7 p' _4 t4 D" ]* i（2）规格参数：
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1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
. I! v5 V- w8 s# ]! x  [2）材质：TDK PC40 或同等材质；
8 U! ]9 L8 i6 l2 _3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
" J: D6 X3 s1 ]$ t7 t  K4）次级: 三层绝缘线
5 j( G1 o* a+ T  H5）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）)
3 y- G, E. r: c8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水

（3）变压器参数:

3 V9 j% q2 F4 Y( N. }% p3.3、元器件清单：
$ S! k- k; {: _5 g) U

4 o, P5 r% v' ]1 y! C' R
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。
  K# @1 W3 N# |
4.1 输入特性：

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。

" P: s; d3 Y8 C# n: b9 f表1、无负载待机功耗:
1 Q! @# f. B' |; ^. K

% c* g5 Y4 {% M" w/ I表2、输出100%载下的输入特性

% M; A0 Q, ~8 E- e表3、输出PCB端测试的效率特性:

- g/ T, v# t. ?* `* k* f  |4.2、输出特性：

注：以下数据均为PCB端测试；

  V- v6 w4 P3 ]: K4.2.1、线性调整率和负载调整率：
. l) `4 O7 F, q4 r+ k/ j( K5 g

3 x5 Y  H# \4 t5 e. F4.2.2、输出电压纹波：
3 J0 X' T0 T' F; f3 e5 R
) O2 V( M+ E8 @( d5 s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。
) O2 N* Z. Y+ c$ D

# J# X: E/ v6 f! ?纹波噪声波形图：

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

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

* I/ _8 |' Q) B. E" Z# j1 q- t; h

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

8 b7 ]( |3 P# k: C  i- @1 q: g

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

4.3 保护功能：
, h9 n( P. L7 i
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
: w4 k  q6 ]& u) D4 p
4.3.1 过流保护：

5 [3 w6 v% i" F) {

3 k  ~0 J% J% q; q# G1 ?: `+ {4.3.2 短路保护：
( R" p) V* P' V) W7 o7 K* H- p
功率计限流电流为 2.5A
) N- O' s3 w. ?
$ Z! v  o8 I5 ]8 Y+ [" P$ B) G

, A- n* K, g/ K4.4 动态测试：

5 W" J- X' H- Z8 j/ W# ]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。
7 {- q6 [# [* F$ g8 d
8 T" u" y8 w5 G# T' m8 ^

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

; p* ?( ?: N, c/ R

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试：
) Y! T2 [" J: j3 W
4 a& Q) b( ]4 }- ]# ?! G8 _注：AC端、VO输出端波形图。
( n5 F* r+ N. K4 E

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

1 g4 B! P' {7 E& t* A9 R# z: i  v  Z

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

6 ~: g9 S, }$ w* }+ n% E( ?" s05、其它重要波形测试
/ |* N2 B: v& o) q: K7 [: p
DRAIN端、CS端波形图：

+ U* q' q* R9 x& P6 x

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

- X1 c: T! _! ~1 Q) l) k* s

AC230/50Hz，100% load

; A& F/ y& c* x7 K2 z* u3 G

AC264/50Hz，100% load

: b* m! s2 r* _/ a

AC264/50Hz，100% load 6267电压应力

, E2 G- {1 ^+ b$ o6 p

AC264/50Hz，100% load 同步整流 电压应力

06、温度测试

测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试

测试条件：
' @% M5 ^( z* S输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
4 _/ R2 f2 Z7 v3 X# l

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

AC230V 传导 N 线测试 PK+AV

7 C" b9 ]' i' d2 @* z& R

AC120V 传导 L 线测试 PK+AV

- T! n/ q7 L: t. H% Q, W: A( p' o

AC120V 传导 N 线测试 PK+AV

; g& o: \4 s0 v5 x: E

AC230V 辐射测试 PK+AV

( M) I9 D" P, V- |

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

* e2 S6 M$ I  g: D. ?1 ~1 J

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

& M6 H- H# {: f5 F$ L- b+ c