两颗“芯”，带你参透24W电源适配器方案的奥妙之处

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。

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、安防、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。

 

今天要给大家介绍的是思睿达24W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了思睿达主推的CR6267SM、CR85V25RSA。以下为方案的具体内容：

 

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，恒压输出的工程样机，控制IC采用了思睿达主推的CR6267SM、CR85V25RSA。

 

 

CR6267SM+CR85V25RSA_12V2A工程样机示意图

 

 

CR6267SM芯片特性：

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。

 

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。

 

● 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● 高能效QR控制模式● 内置输出线电压补偿功能● 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● 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● VDD端过压保护和钳位保护● 逐周期过流保护● 内置输出整流二极管短路保护● 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● 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

● 替代线性调整器和RCC

 

典型应用

 

 

引脚分布

 

 

引脚描述

 

 

CR85V25RSA芯片特性：

● 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。

 

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

 

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：

 

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：

 

原理图：

 

 

PCB版图：

 

顶层布局图

 

底层布局和线图

 

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：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

 

（3）变压器参数:

 

 

3.3、元器件清单：

 

 

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：

 

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。

 

表1、无负载待机功耗:

 

表2、输出100%载下的输入特性

 

表3、输出PCB端测试的效率特性:

 

4.2、输出特性：

 

注：以下数据均为PCB端测试；

 

4.2.1、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。

 

 

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：

 

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

 

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5A/uS。

 

 

AC90V @ 5ms

 

AC90V @ 10ms

 

AC264V @ 5ms

 

AC264V @ 10ms

 

4.5、系统延时时间测试：

 

注：AC端、VO输出端波形图。

 

 

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：

 

AC90/60Hz，100% Load

 

AC115/60Hz，100% load

 

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

 

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：

 

输出电流：2A  负载类型：电阻。

限值标准参考：EN55013、EN55022B。

 

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

 

AC230V 辐射测试 PK+AV

 

AC120V 辐射测试 PK+AV

AC230V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容

 

AC120V 辐射测试 PK+AV DS 加 47pf 电容