18W电源适配器低成本、高稳定性太难？你就差这个方案了

思睿达小妹妹

. F: j& w, m" m4 e$ f0 z1 q8 P, w( V在之前的文章，我们给大家介绍了基于本公司主推的CR5269SSG电源适配器方案，采用SOP-8L绿色封装，满足能效六标准。本文，我们将给大家介绍下基于本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L_9V2A电源适配器解决方案。
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01、样机介绍
; O' y9 f3 d* O
- D' B# S# F- U1 f# h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18W，恒压恒流输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5269SSJ和CR3017L。
" R1 U8 O4 ?# P, e
* r$ B# W) z9 ~" ~6 d

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

3 s# G) C5 f+ V$ Z/ ~% ICR5269SSJ   

CR5269SSJ是一款高性能的电流控制型PWM开关，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足能效六标准。为了减少待机功耗和提升效率，CR5269SSJ集成了多种工作模式。随着负载的变化，CR5269SSJ可以工作在三种不同的模式，并且每种模式都做了优化。当负载很重时，系统工作在传统的PWM（脉冲宽度调制）模式。当负载变轻时，系统进入PFM（脉冲频率调制）模式。在PFM模式下，随着负载的逐渐变轻，开关频率也逐渐的减小。CR5269SSJ中独有的频率变换模块可以使开关频率平滑降低而不产生噪声。由于频率的降低，开关损耗也被有效的减小了。当负载继续降低而低于某一设定值时，系统进入PSM（跳频调制）模式。在PSM模式下，一些开关周期被跳过，这些周期内开关管完全关断，因此这种模式可进一步降低待机功耗。在上述的三种工作模式下，都集成了频率抖动功能，来提升系统的EMI特性。

0 c" N! I: f4 G) |5 V芯片还集成了最大输出功率动态补偿模块，从而保证系统在全电压交流输入范围（90V~264V）内最大输出功率点恒定。

9 J1 z3 @! Z2 W2 r; V- \CR5269SSJ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），过载保护（OLP），SENSE引脚悬空保护，GATE端箝位，前沿消隐等。

* e4 t* N* V# V  a* T芯片特性
0 X9 [4 ?" C- ]' c
, f; n4 C! Q# Q: [6 s) Y; Z: Z# M● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
+ k2 W" E9 w$ l; O0 P  w9 u. A● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
2 n; k% g2 V2 f6 E' {● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
* ?5 J/ D4 }* c+ {+ ]* Y9 ?● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
8 _# Q, ~  Y5 q1 l8 A" @% `● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP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。
( |  |7 z2 d* ~( @
基本应用
  l5 Y7 V4 u! A6 V9 w; m
* [  I$ o2 X1 P* Z1 S  y● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
) @% F; C: K# S8 Q2 t* o6 B● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
$ ?9 m4 g0 y5 o4 C. }# e1 @- V% \! S● 掌上电脑电源

6 u$ ?, T% N5 c6 Q( T, e" `0 y% C引脚分布

引脚描述
- C; D( M8 |  V  v. w! |" j5 r
# o5 l5 M6 y  Z2 F9 Z  X

典型应用
1 g5 F- l9 x3 T  \; w9 z+ `: V( G
3 f  l" D# d9 g9 ~8 w

CR3017L芯片特性：
& @; i, H1 v- a+ h+ D) `
( @& Q8 \6 W8 c" n7 z6 n  U; ?● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
● 外围电路精简，SOP-8L绿色封装封装 ，可自供电，无需辅助绕组供电。

5 T1 a, Q/ j* ~3 [4 `样机PCBA尺寸：66*39*22mm( L*W*H),是一款全电压实现9V2A输出的电源适配器。AC100V满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗小于75mW；全电压输入时平均效率>86.5%；能够满足最严格的 “COC_VI_T2” 能效标准；全电压可实现3%电压输出精度。
* r/ ^+ \# W3 e: y% }/ e! g& A
4 m7 M$ m+ X8 Z- e样机具有良好的动态负载能力，良好的恒压输出效果；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。

8 b- P( h# j: S( v$ C! h( j8 j样机的变压器，采用了EE19W加宽磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。

7 I  D0 R: U: Y6 K, t- D02、样机特性

5 \3 H. e5 Z, _8 G3 S) m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。
$ Q6 n( X; w  f
" C/ l5 x( v$ k$ f2.1、输入特性：

$ S0 x( ~$ }0 z8 D7 Y! N
2.2、输出特性(线端)：
; u/ U# B& C3 j0 Q% \( ]  [1 q( l

. ], R- u" c) p6 t2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

, }) r$ d% X5 H6 l5 G/ S2.6、测试仪器：
( s1 ]' G/ O! Y& D2 x

03、样机结构信息
3 U& M4 `+ k$ i$ V4 W! i
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。

& Y4 j( k& _( c% ^3.1、电路原理图及BOM：
* z3 i' y0 X. Q1 x9 C
8 K7 _3 ]0 ~# [4 U+ `. U- Q3.1.1、原理图：
( @9 |1 c: o' u% m
. M& D! x0 ^# Z/ F

3.1.2、元器件清单：

# z& z! M) V/ m! ]+ A7 i& m

2 d% j# n# x. v& ~+ @: Z# G3.1.3、PCB 布局&布线：
! ]% I3 b. }, `; O

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
: S* T# Y. X/ W( g) }+ C/ g) v7 p2 I2 G( j
+ h' A2 }- x  @' Y* C5 K3.2.1 电路示意图：

+ s5 A4 T2 R0 ]( @3.2.2、规格参数：
* p8 b: `+ V" Y* Q) I+ A$ n6 O
; a/ G$ C" e- O: u" z: @8 x1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
) S/ F1 s, v" j3 Q' ]& N4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
" W, L) ~" d0 {6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；
7）漏感量LLK：要求控制在初级绕组的5%以内(测试条件：0.3 V，10kHz）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
. o( J* J* k8 O' l9）成品要求:浸凡立水；

5 {0 ]+ u+ y$ {' j& w/ G" W6 U% e) g3.2.3 变压器参数：

3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评
  q# Z2 s) s" H, S' a
# ^# {8 l3 p: b, f& ?- y, n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。

3 K0 Q/ E7 h2 ]4 h) p+ r2 L2 R4.1、输入特性：
9 }" @7 x  F, j6 v" d5 t: z
本模板经过在不同的输入电压(从90V/60Hz到264V/50Hz)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待机功耗
9 C# `! N; `6 u% H/ ~

8 S# U+ i2 O. H, G9 T表2 输出100%负载下的输入特性

表3效率测试（PCB 端）
$ I4 H5 l& g  W1 y) c/ V7 Z+ y

8 v, f4 N4 P; H% A, `表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

, j4 b0 l9 S) w; }6 K% ^/ O1 T表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：

7 ~, V, l4 G: d2 E; [! T: c4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）

4.2.2、输出电压纹波：

注：纹波及噪声在PCB处测试，测试端并联0.1uF/50V的瓷片电容和10uF/50V电解电容，带宽限制为20MHz。
$ Q0 W9 }0 t  G  Z- W7 D7 V

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

( B7 h1 |, U$ H+ L0 ^+ d

R&N @ AC100V/60Hz,100% Load

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

( t# p7 Z( Y% i* g! _5 e2 B- o

R&N @ AC264V/60Hz,100% Load

/ h2 S8 O/ a/ Y8 S4 T4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

5 x, ~, b* B6 E4.3.1、过流保护：
& l% t, A$ z2 `" O

4.3.2、短路保护：

) z* |. F/ c! u3 y0 `功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
2 q% X7 E( X& |. e5 l7 q5 o

4.4、系统温升测试
. l, }8 \) U& o7 n: R5 J) m0 h3 r& m' n
本项测试评估成品样机（含配套塑料外壳）在40℃环境温度下长时间工作CR5269SSJ+CR3017L温升值。测试条件：输出电流2A。

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测试样机及配套外壳

# U3 |' X# N( C1 E. f' T

4.5、动态测试：
2 m! j1 t1 G$ f; v2 G3 n) g' t
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，输出带线1.5m测试。

AC100V 5ms

AC100V 10ms

  }$ |9 `) R( y4 n/ s2 w+ t/ S

AC240V 5ms

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
1 r  |2 s+ l/ a8 o/ r8 ^
3 l7 C' i3 {: |$ w# O

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
. C$ p+ o7 {, i/ o

AC90/60Hz，100% load

' j1 V% y, j- U+ V5 x5 o1 x

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

4 {7 Y' e* E: e& b# X

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

; N( P/ f: f) s: a* f- _4 V05、EMI评估测试

8 i# I: ]9 t6 g* Y) K( U测试条件：
+ A7 n, i5 i. |2 n输入：AC115V/230V/50Hz；
输出负载：使用大功率电阻；
! O; O  E, ^7 N& G8 k* |限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
$ D5 X& H5 y  n1 t, T4 Q

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

. o% p9 ~% `& n' e4 A9 E( S& [1 H

AC230V/50Hz传导N相

! @$ _$ s- s! w& w  ^

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试