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。

01、样机介绍
# l0 D6 t9 _  ~# n/ l. u  @' L, m
: u7 |4 L: E  b% P9 D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。
1 H2 y4 [0 N$ h' W6 @
$ k& b% F, }4 l: X# x; f: D

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

CR5269SSJ   
; Z, a% Y. Z5 Q+ f% p
- V5 R5 F+ N' G+ c" M. e; KCR5269SSJ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。

" j+ z1 E( d; H& `7 H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。

芯片特性

● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
; b# `+ J' O! u% R, H! ^3 f● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
' `2 }' Z( @# S, O( ]● 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；
! G. j+ v  t; g5 s0 _  K● 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。
* i% G& p) ]8 ^9 D8 c1 b( x$ J
基本应用
- b( t- f, c0 f
% q5 M# H6 H$ ?  d  @● 电源适配器
9 F; H. f- l, s' N. E0 b6 B+ o● 开放式电源
8 M( @( X! ]$ o● 数码相机和摄像机电源
4 X% H# e" y* a; {( e' s7 o● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
6 n! D8 o! l5 @2 A" P$ x1 |
8 x, ?" N4 @( o, w3 O" I1 u引脚分布

# M$ F, K! a' S) O引脚描述

1 T. X) L' _6 \: S典型应用

CR3017L芯片特性：
2 S) e9 _4 a2 W5 n" ]- q5 m
  \) g, j+ q5 o  Y● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
  F7 D6 F1 j5 \3 V● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
& w6 s1 l1 f6 m* l* P● 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。
* K0 T. y0 x  O4 _' b( H5 L
1 E: c$ g- i. z+ @# i/ d8 Y% o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。

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。
! j" |9 T4 l: H) a: G% V* V/ u) e2 q# m
/ S  f  {7 ?0 i6 N, L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/ `3 q! N' v
$ E1 v  p9 B$ i8 ?02、样机特性
1 P: U) X9 H& G2 h0 \8 d
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：

! [  t4 x# S) l" _, A* a2.2、输出特性(线端)：

! l$ y' L1 d: c1 N% C1 b2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
+ {5 L7 H  _1 j  p  {4 k$ Z5 F

/ o9 d5 v3 k( j. d. S2.5、工作环境：

. D/ s7 v2 Z9 U9 C0 w: \! `2.6、测试仪器：

" P4 Q* D  L2 I" r' B$ b03、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。

7 S  ^- h; e# _; ~% y" h3 C3.1、电路原理图及BOM：
6 H! `2 n% c3 {  ?  x/ x
7 a( Y5 ^/ ^% T1 K8 {0 w) i3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
6 G( o: h/ O( U. n, _- h5 [
5 G  L! ^7 a0 g9 u6 Z) \6 P

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

# L6 s3 V" v& |1 k5 ^" |, A/ ?3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
# `- E* O1 L9 {% _' K" t" X

3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
( m( _1 O- i  t2 F2）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
3 \/ M9 l* A3 }" c5 p  H# `5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
% B6 m/ _9 I. G5 `4 N5 f; d6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；
8 c3 B$ c# ^* }: h1 Y) l0 Q7）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 n- z  y5 L* P8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
  n% @% p: ^9 p  r/ D4 M" G+ A9）成品要求:浸凡立水；

$ w6 X+ u0 g1 p3.2.3 变压器参数：
+ b' T' L: b# S7 ~
1 p# y4 g. p) ~: d2 @

: g% e8 M" D) _6 D2 P5 U! _3.2.4、变压器结构图：

/ f( ?1 D0 v6 O. D  m

04、性能测评
+ p/ t. @; u! r0 O3 f  L+ a
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。
: U  I  F: k) p* Z/ s& A5 Y8 ^
4.1、输入特性：
% P* g- q0 U) r/ f% K, v
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。
. _; w4 p2 b3 b3 H$ ]. }( H
表1待机功耗
* d8 {8 A- u+ X' v% f/ X% r; ^2 p4 g

表2 输出100%负载下的输入特性

表3效率测试（PCB 端）

6 Y5 N) T' c4 v; C0 _8 S5 c表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

6 s" c% ~6 \, M5 k& ^6 a' C' e表5能效等级评估（线端）
& y# N- `% y. g2 y6 F5 F% G8 U

& I: R, ]# U* |' ?" R4.2、输出特性：

4 W; z$ H$ p: S; h) b4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
' v9 t5 J5 X; \* Q6 G

* D( M' l  ]0 D/ h4.2.2、输出电压纹波：

+ Q5 U3 H0 T5 z% A% X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。

- a& t  S% z9 h2 @( ]' T

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

5 D! [/ c$ x+ P8 [2 t5 B8 q

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

9 t) Y% a9 @- ]/ q0 P

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

4.3、保护功能：
3 b( X1 C$ y2 {) g6 F, j7 F
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 k9 P) E3 G, o0 \# ~: `) z
4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
/ q" ~  h% |; I) s2 ]
' E( m9 ^  {4 c功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
  L0 ]4 D9 p9 j- ?

( j) h" T& x  l/ u7 y: H4.4、系统温升测试
; e0 C* j$ f3 o3 T3 }, |0 x8 x" f
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。

- x7 \. g  D  O

测试样机及配套外壳

+ y6 q. m" d3 c1 w% t7 D% P  m+ n

4.5、动态测试：

4 i9 s: P$ u0 }$ f1 m3 t3 F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。

& }% C9 A: S- S  {: r

AC100V 5ms

2 A$ D% ?* {# E6 [4 Z" ~

AC100V 10ms

AC240V 5ms

2 r4 m( e& B. W# h

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
/ c( K7 f9 `: X* M, c7 b
) ^5 c- `1 B* m; }/ L  \

5 F1 x, F- v3 w; {% q$ z

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

0 S# R. Z$ \; j  B

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

. n/ N% b2 n" k0 ~  E9 i& R4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
4 X* s3 F7 e/ E. u

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

! a7 m2 ?. r! E

AC230/50Hz，100% Load

& g+ w  l$ M3 \6 \0 n$ y* v

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

5 h" s; `: T. h

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

0 Y4 @9 L! y- b

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

8 g+ T& c2 D' r& F# E3 B05、EMI评估测试
/ A! {$ t0 k: {
  I2 I+ V: ~+ N- e2 G: e( T9 R测试条件：
; p) L1 |' D' v0 p' _! ^输入：AC115V/230V/50Hz；
8 R3 a, j/ ^" x5 u. q7 M0 ]输出负载：使用大功率电阻；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
' R/ |/ V; q+ o" h! ]

AC115V/50Hz传导L相

" I; R3 p* ]- N/ @1 D( t" u( }

AC115V/50Hz传导N相

; F1 W; X% j. G$ a, v8 W

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

) I% M1 Y/ k: _/ H) X6 G

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试