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：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。
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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：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
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● pd电源适配器
● 充电器
● 存储设备电源
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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。
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2.2、输出特性
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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）)
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(3)、变压器参数：
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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。
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表2、输出带24awg 1.5 米线测试100%载下的输入特性
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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。
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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。
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