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

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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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3 h+ m% Z) v; W6 x3 n01、样机介绍
/ o+ k/ C% Z7 D1 O+ Q2 l- T3 l- W0 x7 t
5 Y) u- F7 b6 z  O6 l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。

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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

CR5269SSJ   
6 \; W2 c  d( R- W' R# e! C. _0 Q
5 s4 N+ k0 g% K$ g4 n  d& q' NCR5269SSJ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。

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。

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。

" s3 W* G3 z3 y3 {芯片特性
, S& `' ?5 c/ i5 }& v
● CR5269SSJ 是内置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；
9 m4 s% P9 l$ u6 N2 @$ r6 Z5 w5 ]; N● 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；
7 w0 b# [! ~2 {. i● 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；
& f6 S, A! {2 U2 |( r● 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。
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基本应用
/ q6 r6 A, W  y  y$ ?2 L3 d& h& ^
● 电源适配器
● 开放式电源
+ R4 N$ j, C5 o0 [" [+ j$ l● 数码相机和摄像机电源
. R" f5 ~! u& A" _! c% X6 Q+ U5 I● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
/ N& T. H3 G* {$ _0 }● 掌上电脑电源

/ W+ L/ Z7 @. z  H% P引脚分布

5 }: X; D$ L0 D引脚描述
7 F3 O6 y! E/ ^' x

典型应用
9 ?% @7 O% z# I0 W# t$ Q

CR3017L芯片特性：

● 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。
! ]  U7 I, H+ q( v6 B. l
" j8 ~( U( P( l4 a# A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。
: r3 A- d: r4 \' H; r8 ]
$ c. ~) O  z: Y5 l4 i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。
+ W  G% x8 k; z6 W8 G5 f7 `
7 o6 g" I+ b7 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。

* z, s" |; k, o8 c: F2 c4 y02、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：
9 n( Z- m! B) B; a/ K

  i" E% V: s. X2.2、输出特性(线端)：

9 |1 J" f% a" b( W' P) `; D2.3、整机参数：

! v) f  y. ~& ^5 L% }2.4、保护功能测试：

' ?0 h) D. T( S2 D1 _9 n* Y/ g. i2.5、工作环境：

$ f7 R' E' y# S$ _3 z% `/ y2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
3 }, z. h$ c) K6 z: a
0 ]% ~$ y) {3 ]& U. s( I1 ]" 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。

: R, N' _6 @6 @3.1、电路原理图及BOM：

& t/ [! ]' }2 p) R! c# T/ C9 k" N; u7 n3.1.1、原理图：
2 v2 r: j- D/ f3 a

3.1.2、元器件清单：
/ u. z5 l. ~1 e! M
* o: w0 {5 g) R  e- a1 I% L8 D6 D

; z4 N1 y$ a1 k, `$ B% x  l4 |/ ^+ Y3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

5 t3 Z# x0 l: c: K$ _  I: ]

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
1 C  t* s) l* G! e7 @  w
$ K  u7 {  f: `% R3.2.1 电路示意图：
5 u* E7 O# v9 K3 _- N6 @

3.2.2、规格参数：
3 ^; s  u3 @; M: F/ v
6 H6 v. F! Y" U# n1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
/ n0 o% j2 ?6 F5 r$ q' b2）材质：TDK PC40 或同等材质；
5 V9 u7 e: T8 }4 o* x  s, b3 S. l3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
4 r- Y9 d, y$ m, X2 C/ \% |4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
' g7 X, M! f8 G4 T8 i5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
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；
9）成品要求:浸凡立水；
, J: |% v, U1 G) V
$ x: K7 x7 t) t* h+ _. u7 `3 @3.2.3 变压器参数：
: t) [+ T* i4 r7 X% f/ [
$ F5 C( z, m8 l/ u

3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评
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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。
! H: X4 I1 q; d7 N$ L6 B
4.1、输入特性：

' ]+ g4 x2 u2 r% Z2 t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

表2 输出100%负载下的输入特性

  H. O# s5 Y& V
" P' a5 Z+ g( U5 G* I/ H& E, F表3效率测试（PCB 端）
' m( {0 M& F" K! ~4 q1 b0 j

: T& @2 g% o4 h" k8 ~  [; ~  m8 J表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）

4.2.2、输出电压纹波：
; P. D) N+ Q  e% N- h
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。

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

7 Q1 K2 @. [, s5 j

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

4.3、保护功能：
. v, p. q; ~1 }  i1 @5 E- X+ P
9 [5 k/ n" x* P/ g  d以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 c- i  Q0 y' x  e9 u
% F4 i8 }4 Q/ T' h0 y4.3.1、过流保护：

) o) H7 E6 ]+ P" q) Q7 ?4.3.2、短路保护：
2 C7 K' R  W( o! s# B. R& P
; B  w% a, m! P/ N4 N功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
1 l1 |% t( ^  t! p+ l! F

4.4、系统温升测试
$ G& w" c" S% V2 A
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。

& J7 C% G2 ]1 p/ g2 ~

测试样机及配套外壳

( j: m7 Z+ G; Y, q, b  i4.5、动态测试：

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。
3 R; e' u2 O0 [1 Q$ a) q6 A

AC100V 5ms

4 \6 w! x) L# x7 X8 U4 K! t

AC100V 10ms

' J$ C5 U5 ?- `/ p) ]% f& x5 u; X

AC240V 5ms

AC240V 10ms

( u6 `  G4 |  [4.6、系统延时时间测试：

: j* [) ^" N; t  s+ R& R* k

3 g; ^/ V. T$ X! u5 X

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

: s0 d8 Z  t; B7 a" ^. ?( Q

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

2 V  c3 P4 n& [$ m: r

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

1 @! p' c0 N- M) j  J4.7、其它重要波形测试：
8 _+ X$ m4 H8 O
* q  A( y$ Q9 |0 I) L% V) sDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
& J, _. f) E9 w; z) O
4 f9 j" l; N' D7 x

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

8 @, x' ?7 E1 v$ A其他波形测试
4 T) X4 N1 y8 e- ]* e4 W: _

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

# b+ _/ x& K$ E$ v! C; U$ ?

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

05、EMI评估测试

测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
输出负载：使用大功率电阻；
8 }8 q$ B0 p( E  z; s# j. P, X# x限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/50Hz传导L相

+ g% h$ t3 {; _9 `. `

AC115V/50Hz传导N相

8 P  s! b1 f5 P3 P; G

AC230V/50Hz传导L相

1 W6 b) d- c4 v# ]

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试