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

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。
6 n9 S! D! Y/ k. A+ X  `3 O
01、样机介绍
) \/ L# |% y! ]  W; e) m$ y% p
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

& |4 V+ T; f8 pCR5269SSJ   
( r9 C' L' r/ C( ?" p
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。

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 l: r% HCR5269SSJ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 K( \, Y* o8 I5 f2 M0 {! O
芯片特性
+ Q1 J6 l/ F  I4 o: A, F" L) Q- e9 y
/ i* U: v" o4 k2 Q● 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；
( r+ Y4 G& N  H' ^7 }0 C● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
. Y+ T7 h: Y0 r* `# K● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
! |+ P( h1 ~7 I2 _, M● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
- a# _+ z" }% l4 F● 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。
! L' t# L3 _3 j( E% _  V; W0 P5 ~
基本应用

2 \) P, |* ?" G2 `' Z● 电源适配器
● 开放式电源
% P! D: C, h0 F; K4 ~. T! z1 O● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
- H0 M' H- S- a' x● 掌上电脑电源

# \5 L) O1 o5 Q7 X6 e& p6 t# \, D6 w1 }' c引脚分布
- \% [+ S! ]& g( q; }8 \
6 v# V6 o+ r4 q  C

/ O6 O: G# M5 j9 i0 e引脚描述
" s6 }; i1 J- ^6 P: L* }
0 [" ]6 o  ?9 M/ X( E; ^0 r7 ~4 P

' p4 K2 }; F6 y% l$ N- ~典型应用
" J2 s/ X; X' [$ `
2 W% ~) e: f& }: R1 z

CR3017L芯片特性：
5 A$ d& Z4 {! X; |0 V% d: R4 [' p
. C% l* e# h, e● 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 O2 G6 ^. e! M) \
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。
0 v( r/ T* s+ r4 E$ D: Y$ V' \! d
/ a, H" W) w/ u: K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。

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。

02、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。

4 [9 o3 v* H+ ^2.1、输入特性：
# }# ]) Y& V# Y% P9 a

% @& \4 N4 Y& X' }: N) p- j* I2.2、输出特性(线端)：
. Q; f7 _, `) A$ [/ Z7 i$ ~# E

2.3、整机参数：
- e7 C1 V% \7 R7 k  P

2.4、保护功能测试：
+ k7 v# P3 }6 F8 G# w7 p

7 j4 _! u/ ?# u2.5、工作环境：
. j. H4 }: }/ m! d

  z8 [9 ?4 a3 Y* K/ N9 Q2.6、测试仪器：

, Z7 t) o' L5 [: s03、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。

! X! ^  |3 F$ t) Z  H3.1、电路原理图及BOM：
) U  r) F- r- u3 Q; z
  }5 l) f' l9 K1 U2 o3.1.1、原理图：

4 ]& ~; c2 `) @) g9 _

3.1.2、元器件清单：
3 K1 N# c1 |0 r: U$ n. t

/ i( @1 T  e9 D( O/ ~( k9 k6 d3.1.3、PCB 布局&布线：
3 p( G3 D7 M, ]
. a; Y7 {0 R3 H0 ^) Y# a

PCB 顶层布局

% D- F2 x( R$ L' Y

PCB 底层布局&布线

, z- s3 k* W, C) j" w3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
0 G! i& k+ l- {6 {4 m1 b2 ~
* |+ w) t8 h+ j% h  F8 n  J1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
$ ]6 n. Y7 `" t& s# H2）材质：TDK PC40 或同等材质；
4 r. i$ ]# E8 X& F: p# x3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
3 i1 F+ Z6 A1 x) o0 y4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
. S7 F7 E/ U, K) p5）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℃）；
: n: q' Q. L! d0 N2 Q" [* C7）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；

3.2.3 变压器参数：
+ _2 n9 u9 I+ s/ r. v) ^& H" o" Q

- u0 N' _- K( I6 l. C3.2.4、变压器结构图：
6 i6 g& M+ e: a; b/ f: w
2 U, y1 @; S5 F5 L  H

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。

4.1、输入特性：
0 G7 h! O& f) V4 ]' P$ w, a
+ E5 R  D/ i, w/ e2 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。

( Q2 }/ [, K1 c8 R7 q2 }表1待机功耗
; T7 ]  D7 ?# S. x9 i( U

* A2 R; z5 C4 U2 @7 E! K( M表2 输出100%负载下的输入特性

表3效率测试（PCB 端）
9 C) _: a6 n* r0 W  L: f

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
& _1 q/ z! `0 i  G4 Y

9 X. _3 Q% P' |; f8 E表5能效等级评估（线端）
( |' V* ~- @, `" A4 ?0 `9 j# F1 N

4.2、输出特性：
4 X( T  J+ @' V( M) ^3 t/ o1 c: b
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
+ l& }5 ]) e: H" ]$ |  s6 V

! _8 c) @5 V9 u4.2.2、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。

* g( e0 }; ~- Y- n. ~. _2 d3 U

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

4 `' o$ E5 V' d

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

' w" }% f% p/ c6 [1 s  u

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

5 ^% y+ n; C; T3 R5 i+ b. N1 b4.3、保护功能：
" i0 I. c& O2 i4 i
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

; |# l7 |& L8 I) e4.3.1、过流保护：
" h7 x& _7 j9 e, M

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

4.4、系统温升测试
3 Z7 u3 @0 M; ]
" q6 |, I2 s- B! V4 ^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。
, @5 S& F% ?  |' T

测试样机及配套外壳

4.5、动态测试：

" s8 J/ f7 B  F+ Q6 Q% O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。

6 ^) S1 S: `4 ]7 Z! g- s

AC100V 5ms

AC100V 10ms

AC240V 5ms

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 p: e) t. F! Z: P, h4.7、其它重要波形测试：

3 G! ~' b! r8 B! l  yDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
8 n( Y: F) X: D$ ^4 ~' `# Z' ~

AC90/60Hz，100% load

7 _& Z& f+ U, t! }, j9 W

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

& t4 Y" E' l9 P* E. E2 Q

AC264/50Hz，100% load

- j- I" C8 B; |8 {$ b% j" K+ J8 ~其他波形测试
& R1 v$ H0 P7 \( n9 Z
" }/ P. `* C8 F% @( Z6 Y2 u

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

9 _$ Z( v& h& Q$ _/ z

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

7 q; y# g0 n1 r6 U8 k0 V4 q05、EMI评估测试
# n0 O+ H# I! e9 F
- z1 ?9 X$ k0 r& R" b) f测试条件：
# t6 R; g; R/ s, \: c) S  r输入：AC115V/230V/50Hz；
输出负载：使用大功率电阻；
) P4 s' r' ~  R限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
3 T& |8 N3 d. S& G4 _

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

9 ~( f! j! ]. E5 U

AC230V/50Hz传导L相

( Z$ F7 e2 \# X& }% Q# p6 k. l! w1 j

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

" t7 O; n# @- k6 m

AC230V/50Hz辐射测试