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

$ _6 a# \2 A1 k$ J. a9 O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。

/ z; \) W  A& b* d8 w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。

8 b" k# i) d; U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：
; f* L: ~5 ^2 N: j/ Q: t7 H" o4 i8 Y
# g! i% H" D! K# N& N& @01、样机介绍
8 O- g" r+ j6 c2 S" I( ?
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。
" E) K) D" k- }3 E6 _/ k! s5 w
4 \7 y' q5 P: l8 t

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

# @' j4 S% C0 U; O) v6 TCR6267SM芯片特性：
7 X' u8 W* U: Q' l3 J8 H' U
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。
9 f+ M1 s8 n0 H7 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。
$ o" C/ L0 s2 C. T- V0 t0 }
9 n/ b) ?0 E+ G6 D& B8 x1 W% w  a● CR6267SM是采用内置650V高压功率MOSFET；反激式原边检测PWM功率开关；
$ c  Q3 C, `7 f' d6 @) L9 y● 待机功耗低于75mW
● 原边检测拓扑结构，无需光耦和TL431
/ z& U6 O; }! p# v3 R  t2 I● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
3 i) \( u/ G/ f  s2 q● 可编程CC/CV模式控制
7 z' t9 M% f" f! w● 高能效QR控制模式
● 内置输出线电压补偿功能
  P+ n5 q3 x; \● 内置初级电感量偏差补偿功能
, @- {- J% B' h● 内置全电压功率自适应补偿功能
● 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
● 启动电流和工作电流低
; J) P+ C: k- Q● VDD端过压保护和钳位保护
+ T- M! r& ~! Y' y3 J● 逐周期过流保护
● 内置输出整流二极管短路保护
& e: Z7 d& |. c● 内置输出过压保护功能
● 内置所有PIN脚悬空保护功能
, q% e6 n1 B* G. f8 ]● 4个引脚散热
● SOP-8L绿色封装
& [! x  z5 y/ Y9 z9 O7 R( h! L
基本应用
● 小功率电源适配器
* J( u" B* W3 C● 蜂窝电话充电器
● 数码电源充电器
● 电脑和服务器辅助电源
, A# I3 k  M+ J' I● 替代线性调整器和RCC

典型应用
% {6 o- T. M- H* |- h

引脚分布

8 N  N: ?2 r7 G5 ]  k9 _引脚描述
( u& n* l& M5 T6 s! w3 C

CR85V25RSA芯片特性：

5 i/ z- k2 a% r1 Q* ~● 精简外围电路，应用简单的同步整流IC，用于CCM、DCM、QR模式；
5 q; u( ^0 @" g) o) n● 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。

) }  b2 D3 Z! [. S& @9 T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。

' W+ \, S4 Y% H3 J' PCR85V25RSA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。
- i; ]% e+ ^- q  T' d1 \
$ |; k7 L! r  V2 ^02、样机特性

6 ?" }) J: V& |3 z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。

2.1、输入特性：

" a  h6 G$ l8 ]" r2.2、输出特性：

2.3、整机参数：

$ [# B" _0 g4 ?( D5 k) f" X2.4、保护功能测试：
3 L5 B0 k0 T  l% I5 c) l

/ f3 p9 U% Q& ?. Q6 \+ G" n2.5、工作环境：
7 L- w, F+ i) W6 g; Y# M( g

2.6、测试仪器

& d( T8 C; o# L7 w+ p
03、样机结构信息

) z9 g3 i, r7 J+ j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。
( `" C, B9 s( Z8 j$ J
- B$ [8 s- v0 Z  R3 l3.1、电路原理图及PCB版图：
- J5 c" e& @6 Z. a  d: L
原理图：
( `; u4 c5 Q8 X5 T

PCB版图：

顶层布局图

底层布局和线图

3.2、变压器绕制工艺：
2 _2 Z* f4 h+ G, m0 V7 `
（1）变压器电性及结构示意图：
( M+ Q7 a1 T1 i3 e5 S8 x$ F

, U+ s: T- g+ V$ Q2 Y( P4 M1 t（2）规格参数：

4 [  a( J* ~% s- o8 V1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；
8 J4 B2 r6 ~1 L0 @& l2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线
4）次级: 三层绝缘线
3 Z6 v" p7 O/ I: I# e- Z& [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）)
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min
9）成品要求:浸凡立水
1 d1 i2 }- Q: m! j
（3）变压器参数:
6 [$ _# w9 c5 S! ~; s  @

/ H" \: o9 K& |+ g3 {7 {/ b3.3、元器件清单：
$ ]5 z/ S9 _% V8 v! B3 |

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：

  ^" m8 ?& q; c: J( G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。
. Q! a8 y" A) R2 b
表1、无负载待机功耗:
, F4 R& O& z: O3 }  z' l2 |) E* ]* `

表2、输出100%载下的输入特性
$ \' q3 \) |! J" `9 r2 u5 j

: U" ^) c( ]1 ~6 U, B表3、输出PCB端测试的效率特性:

4.2、输出特性：
5 m- |. _& o+ t
8 g+ ~4 B2 m% T  n2 h# }" Y" y2 t注：以下数据均为PCB端测试；
7 p" c9 ~5 g/ F$ g( h2 i
4.2.1、线性调整率和负载调整率：

6 ]4 ~# M1 |7 W% z! Q4.2.2、输出电压纹波：
! J( S1 @( u9 H# P. b' Y, t
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。
* Z: l* X! w7 x; T

纹波噪声波形图：
/ k; q4 h8 m1 H) m7 `! r

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

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

' Y7 @. Z! Z+ O1 h

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

, W+ z9 B  H- C% r7 y% \% I# j

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

4.3 保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

- S5 C' T+ _/ J4.3.1 过流保护：
* x- d3 H4 o; I) S% ?+ w6 ^
. p; X" q2 B. k3 F- A9 b1 X6 u

4.3.2 短路保护：

0 e2 z/ I6 |! ?' m功率计限流电流为 2.5A

4 N2 q0 I1 I4 q  D# G& @& q7 L6 }
4.4 动态测试：
7 ~0 _$ `. L0 i( y4 E' B
) t% V6 ?$ c% T0 D& Q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。

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

& \# U$ G) g6 y8 r

AC264V @ 5ms

1 b+ F8 c0 W5 e  N; R

AC264V @ 10ms

6 J& N0 p" i/ @4.5、系统延时时间测试：
  l1 W9 x9 M7 [' V9 ?
注：AC端、VO输出端波形图。

+ O, ?4 E; Q5 ^8 f1 T

6 z; U/ F; Y8 @5 O7 u3 L: n

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT @ AC100V，No Load

VOVER_SHORT @ AC240V，No Load

05、其它重要波形测试

DRAIN端、CS端波形图：

) @" O+ Y( {) I6 E+ ?2 M# l

AC90/60Hz，100% Load

  E' r7 {0 q+ y; I

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

: R" a7 e7 e; T' C! N

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

06、温度测试
# q$ a( S9 k( Z  _
测试条件：40℃环境下输出2A测试。

07、EMI评估测试
5 I- w7 S: d. l5 J6 p
测试条件：
9 Q0 b3 W7 c' Z3 A; k4 q; b& d输出电流：2A  负载类型：电阻。
限值标准参考：EN55013、EN55022B。
% e* h9 i6 F2 I  f" N3 P3 Q

AC230V 传导 L 线测试 PK+AV

3 C0 V* Q3 y4 v3 V

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

/ ?% @+ I4 a& o" E! y# j+ N9 l

AC230V 辐射测试 PK+AV

. r: c  L$ V( ~

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

" s) u, P$ q0 `8 U, s. ]

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

# i( r. j7 V4 p2 e