满足六级能效标准的24W适配器方案，这颗芯片是好帮手
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-2-23 11:20 编辑本期的内容是介绍基于本公司主推的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。
以下为本公司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采用了本公司主推的的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
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