高可靠性和稳定性的24W电源适配器方案 降低开关噪声简化EMI设计

　　本文将为大家带来的是思睿达24瓦适配器解决方案，该方案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成都启臣微的CR5169SK，先睹为快。

　　产品概述

　　CR5169SK

　　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。CR5169SK提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、 VDD_OVP、UVLO 等。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。CR5169SK提供SOP-8L的封装。

　　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

　　

　　CR5169SK芯片特性：

　　● 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。

　　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。

　　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。

　　测试报告

　　1、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成都启臣微的CR5169SK。

　　CR5169SK_12V2A 工程样机示意图

　　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。

　　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。

　　2、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

　　

　　3、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：

　　

　　4、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：

　　

　　4.4 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 @ 5msAC90V @ 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

　　5、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

　　6、温度测试：

　　测试条件：40℃环境下满载测试。

　　

　　7、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。

　　多种方案，欢迎随时交流沟通。思睿达联系人：何工 18923426660，E-mail：manjie@threeda.com，欢迎来电咨询，申请样品。感谢！​​​​