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

6 R% s* `3 Q5 d+ Z
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。
7 m+ K0 z. \# H' D5 P- f9 t
01、样机介绍
: N. u2 j* t8 q4 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。

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

- I) Y0 t% F- Z/ i( k: ?+ e; ]7 RCR5269SSJ   

+ T- Y" r3 F9 `# q+ z) k2 q$ V  oCR5269SSJ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。

! ?7 J% a6 b' D, E' u/ L" S1 K. d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。
. w$ E1 H$ _) g/ k9 i
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。

9 R2 Y/ q* O) c  h2 C芯片特性

● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
1 c5 y% Z! `& y- R# }5 M● 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；
* ?( P+ z( k+ Z' t+ D# d● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
: c7 j' J* Y4 y9 m7 j● 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 Q  v, Y4 U4 X6 D0 M$ m4 j/ b, x0 V: t
* R! Y  m, f1 o: h" a基本应用

' t5 y2 \; D/ m& A. i5 i5 X● 电源适配器
8 G/ `0 A2 C3 G/ P● 开放式电源
6 ]+ {/ K$ n7 G% \( z& c6 `) E● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
- Z# @; t1 j  G● 机顶盒电源
6 H/ v1 b; }& I● 掌上电脑电源
+ E% e6 J. Y! S( J8 f/ i( {+ U6 U
引脚分布
7 X' W9 }5 D4 p# l+ y
6 }: x( V, q, s! A

) E  F0 R( Z- s, X' v. f2 B引脚描述

& @  T* P- e8 J% T: m典型应用
/ b, U0 Q: b! E; ~8 L
% R- ^1 ?0 ^# Q' o+ e; V. M, ]0 n

CR3017L芯片特性：
6 ~, F% m/ M8 c" h: E
7 r6 S+ d! Q4 a. u● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
# [( m7 x+ W/ ?- B; \% I● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
" A' v0 f* e- |& s2 f● 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。
! t- g0 r' b! [! |6 q/ S
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。
3 |8 K, Q: k4 V' C0 w0 ]% N
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。

! `5 v/ m# E, ~. ]4 g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。

! X/ V% O; p( Y, @1 h( D/ {! a) m02、样机特性
0 V& w7 p5 v4 g; r, P! 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。

2.1、输入特性：
) I# j& K' M  t, H- _) p

: ]+ L; a) h2 @4 P
2.2、输出特性(线端)：

, p+ ?( T  s) H2.3、整机参数：
# S: n7 U9 h' L- r# z7 M  m9 J

6 L7 A" s- O3 N2 r$ e' f
2.4、保护功能测试：

2 u# J: Y% D4 C" D, e, X7 t2.5、工作环境：

# C, e$ c! R6 v5 [3 i- w2.6、测试仪器：
  c4 {2 q2 L8 j" ?2 R; Q9 S9 V; X

03、样机结构信息

1 C+ x- b3 T, V( V" @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。

4 l7 z3 G$ e/ W3.1、电路原理图及BOM：
& k( f* J- ^% y/ _4 H5 G- X+ [- R$ P
' E% \  _/ P6 _3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
$ W5 S: t% x, \; O7 b. \% E3 V
2 ?& o8 t6 n, n  K

3.1.3、PCB 布局&布线：

) ?1 F8 ~7 \- g' X

PCB 顶层布局

$ ^% |- C  T  e, ?% K7 j) h

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3 K) p9 P. ^1 x1 X, y/ \4 _3.2.1 电路示意图：

( G0 i' o% d4 m0 [7 Q3.2.2、规格参数：
. G( \8 k1 T5 f
3 c: e7 v5 q. D1）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；
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
7 K" ^  [7 }6 f2 J: t4 j! Y( x5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
, Z7 k6 G8 N& S8 J6）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）)；
- D  u( [3 d8 `  Q( f- d2 W8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3 变压器参数：
$ A8 d( O8 F* S  T6 K6 s

1 x0 l, T4 T$ f4 n3 x, {6 s3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评

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。
  n1 E& o2 Y1 \' p3 X- X
  T9 x6 I! G& g* ~$ ?4.1、输入特性：
! c% o2 ?( }7 N" L
+ {: S6 N! L* V7 R. h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。
" R  j  H, k1 h$ F- c
表1待机功耗
) _0 t; W+ M' o) M/ h/ c

表2 输出100%负载下的输入特性

" n6 ]) h( ?2 F% E9 H- C( X
: ^, d8 _$ g) a9 i* y表3效率测试（PCB 端）
( P1 S+ T  B8 f

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

表5能效等级评估（线端）

3 B& r* s% H' C# n4.2、输出特性：
1 }# Z3 D3 x! v9 j8 ~# Q
2 ?) g+ }5 F' V" w! s4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
4 e$ O$ B/ C# j

4 z2 u; \3 s8 F' U3 I4.2.2、输出电压纹波：

* L- X  e/ ]# e; f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。
% B! @. c: q) l' j

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

5 W5 w7 U! k, j# E5 _

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

0 Q* Z3 M6 p: y8 z0 _, M1 J4.3、保护功能：

5 f+ L& j# T# ~) Q9 R8 M以下涉及过流保护、短路保护的测试。

/ h4 m$ X: L+ k4 B0 ~) U; e4.3.1、过流保护：
/ K- z+ D  C3 g* i: |! D& I0 t( S

$ I! u% P! k( E* k2 s: i4.3.2、短路保护：
0 ^/ S" O. d" s  ]/ n" i
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

7 C! @2 E9 R: Z6 ]. Q. d8 T# y, L4.4、系统温升测试

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。

测试样机及配套外壳

0 `9 _8 ?3 c4 @7 r3 y5 T, h4.5、动态测试：
1 S6 X3 N5 W7 E0 h  d+ _: s' Y
: L* E9 Q9 J& C% j- c$ H: B+ E9 C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

* @9 W* _! x( A% v& w( D1 w4 Y

AC100V 10ms

* y$ B1 l  b% c; A4 e6 ^. a$ |

AC240V 5ms

2 d/ F  W2 A2 v% z; N

AC240V 10ms

! [  g, O1 ^/ a1 B1 N% U  k4.6、系统延时时间测试：
- L" t3 ~1 M" Z4 m. [8 _# D! z$ l, S
: ~/ X2 O5 }5 o/ K" _$ @

0 @6 F: P- A$ j8 }$ M4 H$ i# y

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

( q' J0 {* E( B! ^- e0 N

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

8 \5 C+ I+ c2 K1 G7 H

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
9 n5 ^& ~: p6 |, P
DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

+ B' N& \$ ?3 [

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
- T0 g! a# W7 y4 R
. ?8 i6 e4 F" d2 k( W% l3 m  x3 ?

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

' n, a6 o; u4 b4 ^4 c* r

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

9 N4 Y# F5 c6 ~$ `05、EMI评估测试
: o0 w# @% M! @8 r  e
测试条件：
* Y0 _% P2 T1 a. H- F: a' K6 o输入：AC115V/230V/50Hz；
输出负载：使用大功率电阻；
7 O7 r8 m# ~0 z7 E! L3 h) c限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/50Hz传导L相

: v( j/ u# g; q( V7 F

AC115V/50Hz传导N相

1 \$ P5 o9 Q" O( q3 d: T9 r

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试