基于CR5269SSG的電源適配器如何實(shí)現(xiàn)綠色高效穩(wěn)定性強(qiáng)

概述

隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電源適配器的應(yīng)用場(chǎng)合日趨廣泛，對(duì)其性能的要求也變得日益嚴(yán)格，包括對(duì)其效率的要求，特別是隨著全世界節(jié)能意識(shí)的提高，對(duì)電源的效率也提出了極為嚴(yán)格的要求。本文，我們將給大家介紹的是基于思睿達(dá)主推的CR5269SSG電源適配器方案，采用SOP-8L綠色封裝，滿足能效六標(biāo)準(zhǔn)。

1、樣機(jī)介紹

該測(cè)試報(bào)告是基于一個(gè)能適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率12W，恒壓輸出的電源適配器樣機(jī)，控制IC采用了思睿達(dá)公司主推的CR5269SSG。

CR5269SSG_12V1A 工程樣機(jī)示意圖

CR5269SSG產(chǎn)品概述

CR5269SSG是一款高性能的電流控制型PWM開關(guān)，全電壓范圍內(nèi)待機(jī)功耗小于75mW，滿足能效六標(biāo)準(zhǔn)。為了減少待機(jī)功耗和提升效率，CR5269SSG集成了多種工作模式。隨著負(fù)載的變化，CR5269SSG可以工作在三種不同的模式，并且每種模式都做了優(yōu)化。當(dāng)負(fù)載很重時(shí)，系統(tǒng)工作在傳統(tǒng)的PWM（脈沖寬度調(diào)制）模式。當(dāng)負(fù)載變輕時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入PFM（脈沖頻率調(diào)制）模式。在PFM模式下，隨著負(fù)載的逐漸變輕，開關(guān)頻率也逐漸的減小。CR5269SSG中獨(dú)有的頻率變換模塊可以使開關(guān)頻率平滑降低而不產(chǎn)生噪聲。由于頻率的降低，開關(guān)損耗也被有效的減小了。當(dāng)負(fù)載繼續(xù)降低而低于某一設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入PSM（跳頻調(diào)制）模式。在PSM模式下，一些開關(guān)周期被跳過，這些周期內(nèi)開關(guān)管完全關(guān)斷，因此這種模式可進(jìn)一步降低待機(jī)功耗。在上述的三種工作模式下，都集成了頻率抖動(dòng)功能，來提升系統(tǒng)的EMI特性。

芯片還集成了最大輸出功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模塊，從而保證系統(tǒng)在全電壓交流輸入范圍（90V~264V）內(nèi)最大輸出功率點(diǎn)恒定。

CR5269SSG集成了多種功能和保護(hù)特性，包括欠壓鎖定（UVLO），VDD過壓保護(hù)（OVP），軟啟動(dòng)，過溫保護(hù)（OTP），逐周期電流限制（OCP），過載保護(hù)（OLP），SENSE引腳懸空保護(hù)，GATE端箝位，前沿消隱等。

芯片特性：

●全電壓范圍待機(jī)低于75mW

●滿足能效六級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

●PSM模式降低待機(jī)功耗

●內(nèi)置軟啟動(dòng)

●良好的EMI特性

●零噪聲工作

●典型65kHz開關(guān)頻率

●電流模式控制

●內(nèi)置斜坡補(bǔ)償

●內(nèi)置前沿消隱

●啟動(dòng)電流和工作電流低

●VDD端過壓保護(hù)

●過載保護(hù)

●逐周期過流保護(hù)

●過溫保護(hù)

●輸出整流二極管短路保護(hù)

●四引腳散熱

●SOP-8L綠色封裝

基本應(yīng)用

●電源適配器

●開放式電源

●數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)電源

●電腦和服務(wù)器輔助電源

●機(jī)頂盒電源

●掌上電腦電源

引腳分布

引腳描述

典型應(yīng)用

樣機(jī)PCBA尺寸：63*34*19mm( L*W*H),是一款全電壓實(shí)現(xiàn)12V1A輸出的電源適配器。AC90V滿足啟動(dòng)時(shí)間的條件下，實(shí)現(xiàn)AC264V樣機(jī)待機(jī)功耗小于75mW；全電壓輸入時(shí)PCB平均效率84.09%；能夠滿足最嚴(yán)格的“COC_VI_T2” 能效標(biāo)準(zhǔn)；全電壓可實(shí)現(xiàn)3%電壓輸出精度。

樣機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力，良好的恒流輸出效果；同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。

樣機(jī)的變壓器，采用了EE16W加寬磁芯（PC40材質(zhì)）。變壓器繞制工藝部分，請(qǐng)見后文詳細(xì)說明。

2、樣機(jī)特性

以下表格為工程樣機(jī)的主要特性，具體測(cè)試方法在第4 章節(jié)中有詳細(xì)說明。

2.1、輸入特性：

2.2、輸出特性(PCB 端)：

2.3、整機(jī)參數(shù)：

2.4、保護(hù)功能測(cè)試：

2.5、工作環(huán)境：

2.6、測(cè)試儀器：

3、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu)，變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。

3.1、電路原理圖及BOM：

3.1.1、原理圖：

3.1.2、元器件清單：

3.1.3、PCB 布局&布線：

PCB 頂層布局&布線

PCB 底層布局&布線

3.2、變壓器繞制工藝：

3.2.1、電路示意圖：

3.2.2、規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：EE16W 加寬立式（5+5PIN）,Ae＝38mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；

3）N1、N2、N3: 2UEW 漆包線；N4: 三層絕緣線；

4）次級(jí)繞組從變壓器頂端進(jìn)出線，磁芯接地

5）絕緣膠帶:3M900 或同等材質(zhì)；

6）初級(jí)繞組感量Lp：1.8mH±5%（測(cè)試條件：0.3V，10kHz）；

7）漏感量LLK：要求控制在初級(jí)繞組的5%以內(nèi)(測(cè)試條件：0.3 V，10kHz）)；

8）耐壓測(cè)試= 3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；3.2.3、變壓器參數(shù):

3.2.4 變壓器結(jié)構(gòu)圖：

4、性能測(cè)評(píng)

本小節(jié)對(duì)工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測(cè)試，以下詳解了測(cè)試方法及結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來看，以下各項(xiàng)測(cè)試均合格，能夠滿足大部分客戶的要求。

4.1、輸入特性：

本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90V/60Hz 到264V/50Hz)和不同負(fù)載條件（空載和滿載）下測(cè)試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表1 待機(jī)功耗

表2 輸出100%負(fù)載下的輸入特性

表3 效率測(cè)試（PCB 端）

表4 效率測(cè)試（1.8m 24AWG Cable）

表5 能效等級(jí)評(píng)估（PCB 端）

4.2、輸出特性：

4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率: （1.8m 24AWG Cable）

4.2.2、輸出電壓紋波：

注：紋波及噪聲在PCB 處測(cè)試，測(cè)試端并聯(lián)0.1uF/50V 的瓷片電容和10uF/50V 電解電容，帶寬限制為20MHz。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load?

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load?

R&N @ AC264V/60Hz,100% Load

4.3 保護(hù)功能：

以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測(cè)試。

4.3.1、過流保護(hù)：

4.3.2、短路保護(hù)：功率計(jì)電流量程2.5A,開啟平均值模式測(cè)量。

4.4、系統(tǒng)溫升測(cè)試

本項(xiàng)測(cè)試評(píng)估成品樣機(jī)（含配套塑料外殼）在40℃環(huán)境溫度下長時(shí)間工作時(shí)關(guān)鍵器件的穩(wěn)態(tài)溫度值。測(cè)試條件：輸入電壓分別為90V~264V，輸出電流1A。

測(cè)試樣機(jī)及配套外殼

溫升測(cè)試：單位℃

4.5、動(dòng)態(tài)測(cè)試：

輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為3A 持續(xù)5ms/10ms，然后為0A 持續(xù)5ms/10ms 并持續(xù)循環(huán)，上升/下降設(shè)置為3A/us。

AC90V 5ms?

AC90V 10ms

AC264V 5ms?

AC264V 10ms

4.6、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測(cè)試：

TON_DELAY??@ AC100V，100% Load?

TON_DELAY??@ AC240V，100% Load

THOLD_UP?@ AC100V，100% Load?

THOLD_UP?@ AC240V，100% Load

VOVER_SHORT?@ AC100V，100% Load?

VOVER_SHORT?@ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形測(cè)試：

DRAIN（藍(lán)色）端、CS（紅色）端波形圖：

AC90/60Hz，100% load?

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load?

AC264/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load 輸出肖特基電壓

AC264/50Hz，輸出短路,IC 漏極、CS 波形

5、EMI 評(píng)估測(cè)試

測(cè)試條件：輸入：AC115V/230V/50Hz；輸出負(fù)載：使用大功率電阻；限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B。（輻射測(cè)試結(jié)果僅供參考）

關(guān)于思睿達(dá)微電子

思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC / DC 芯片級(jí)解決方案的高科技企業(yè)，目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品，希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀，這份堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時(shí)也可以提供芯片級(jí)定制服務(wù)。