满足六级能效标准的24W适配器方案，这颗芯片是好帮手

本期的内容是介绍基于思睿达主推的CR5169SK_12V2A适配器方案。该方案具有多种保护功能，且能够满足“能源之星V2.0 VI 级能效”与欧洲COCT2 标准。话不多说，小编将为大家揭晓Demo的特性、电路、版图结构，变压器结构及工艺。

以下为思睿达主推的成都启臣微的CR5169SK+CR85V25RS_12V2A SMPS 工程样机测试报告。

01、样机介绍

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12V输出的工程样机，控制IC采用了思睿达主推的的CR5169SK。

CR5169SK_12V2A 工程样机示意图

01、CR5169SK芯片

CR5169SK 是一款采用内置高压功率MOSFET，具有优化的图腾驱动电路以及电流模式PWM控制器，适用于待机功耗<75mW 的小功率AC/DC 电源适配器、充电器电源。CR5169SK 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM控制开关。CR5169SK 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。

特性

● CR5169SK 是采用内置650V 高压功率MOSFET，反激式PWM 功率开关；

● 内置软启动，减小MOSFET的应力，内置斜坡补偿电路；

● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；

● 全电压输入范围，待机功耗：< 75mW；

● 输出接20AWG 1.5 米，四点平均效率:>87.0%，满足“能源之星V2.0- VI 级能效”；

● 具有“软启动、OCP、SCP、OTP、OVP 自动恢复等保护功能；

● 电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器；

● CR5169SK 还提供VDD 电压从8.5V 至36.5V 更宽的工作范围。

主要特点

● 较低的启动电流 (大约3μA)

● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准

● 内置软启动减少MOSFET应力

● CCM+PFM控制模式

● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率

● 轻载降低工作频率

● VDD电压8.5V至36.5V，工作范围更宽 

● VDD过压保护功能

● 内置前沿消隐电路

● 内置过温保护

● 过载保护

● SOP-8L高功率密度绿色封装

基本应用

● AC/DC适配器

● PD电源适配器

● 充电器

● 存储设备电源

典型应用

注意：PCB布板时需留有DRAIN到CS的电容位置。

管脚排列

管脚描述

02、CR85V25RS芯片

特性：

● 支持CCM&QR&DCM 工作模式；

● 内置85V 功率MOS管；

● 可自供电，支持正端/负端应用；

● 精确的外围电路；

● VCC 欠压保护；

● 最大支持150kHz 工作频率。

该样机大小73.8mm×36.8mm，AC264V 输入待机功耗<75mW，平均效率>87.0%，能够满足“能源之星V2.0 VI 级能效”与欧洲COCT2 标准；具有“OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO ”等多种保护功能；软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计，CR5169SK 还提供VDD 电压从8.5V 至36.5V 更宽的工作范围。

样机的变压器，采用了EE22加宽磁芯（PC40材质），变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

02、样机特性

以下表格为工程样机的主要特性。

2.1、输入特性

2.2、输出特性

2.3、整机参数

2.4、保护功能测试

2.5、工作环境

2.6、测试仪器

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

（1）原理图：

（2）PCB 版图：

 

 

3.2、变压器绕制工艺

（1）变压器电性及结构示意图：

（2）规格参数：

1）骨架：EE22 立式加宽（7PIN）,Ae＝58.2mm²；

2）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

5）绝缘胶带:3M1298 或同等材质

6）初级绕组感量Lp：1.8mH±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

(3)、变压器参数：

3.3、元器件清单

04、性能测评

样机性能主要是针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

本样机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。

表1 、无负载待机功耗(无假负载):

表2、输出带24AWG 1.5 米线测试100%载下的输入特性

表3、输出外接20AWG 1.5 米线测试的效率特性:

表4、输出板端测试的效率特性:

4.2、输出特性

注：以下数据均为外接20AWG 1.5 米线测试；

4.1.2 线性调整率和负载调整率：

表4 线性调整率和负载调整率:

4.2.2 输出电压纹波：

注：纹波及噪音在20AWG/1.5M 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。

表5 电压纹波测试

纹波噪声波形图：

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

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

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

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

4.3、保护功能

以下测试过流保护、短路保护功能。

4.3.1 过流保护：

4.3.2 短路保护：功率计限流电流为2.5A

4.4、动态测试

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1A/uS。

 

AC90V @ 5ms

AC90V @ 10ms

AC264V @ 5ms

AC264V @ 10ms

4.5、系统延时时间测试

注：AC 端（绿色）、VO 输出端（蓝色）波形图。

 

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

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（绿）端、CS（蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% Load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% load

AC264/50Hz，100% load

AC115/60Hz，100%load 输出二极管Vds

AC264/50Hz，100%load 输出二极管Vds

06、温度测试

测试条件：40℃环境下满载测试。

07、EMI评估测试

7.1 测试条件：输入：230VAC50Hz 输出电流：2A 负载类型：电阻 输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV

7.2 输入：110VAC50Hz 输出电流：2A 负载类型：电阻 输出低接大地，限值标准参考：EN55013、EN55022B

传导L 线测试PK+AV

传导N 线测试PK+AV

辐射测试PK+AV

关于思睿达微电子

思睿达是专注于ADC、DAC、PoE和DC/DC芯片级解决方案的高科技企业，目前同步推广启臣微全系列产品，希望将启臣15年在电源行业这份积淀，这份坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务。

审核编辑 黄宇