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

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。

0 R3 F5 P7 _8 y% N7 [$ Z

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

- x* |; k  Y4 o7 Z! `* f5 BCR5269SSJ   

: u- z# ?& j% fCR5269SSJ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。
# O9 h5 n' S" m/ x, a' x% y
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- J2 R) y* @( r5 \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。
; h) f* |8 u5 o  C. B; D: O3 \
; x+ `  s- a5 r( t/ w" w芯片特性

/ t4 _9 x0 p5 \$ ~● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
3 t( x7 L- q# y6 W● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
" \  _0 e' @+ j+ b+ C# t/ @: ?* c● 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”
! z6 V( _7 i9 B' j! t+ l1 k● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
8 b* C: n$ j2 r9 M% X● 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。
6 ?# ^% }* i3 x, Z7 A
基本应用
0 i* p' N) ?* T+ {% u
! G7 E& u- @9 S- h$ c$ A" {● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
) k9 I1 d, p; n; h) \● 电脑和服务器辅助电源
+ l. K4 s( `6 `. `1 ^- q2 r● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布
: A7 N0 o2 P" U. q  V

引脚描述

0 K- \5 b6 }' V# }, {  G- t9 e$ q典型应用
" |1 \8 f0 `, Z  F5 w' b  B1 k2 v
! i) j! Q9 J$ A. m2 J. Y0 h

CR3017L芯片特性：

● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
% d9 r, p1 i, o5 {9 i: {  A● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
- E5 n( O4 F& m+ i2 @6 P  C● 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。
! v- G0 w9 S  ~9 m3 q' @: i; F
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。

2 t: E+ a" x& |  k0 W' v% o# B6 r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。
4 k; _) ^# b& d2 c
( i1 j" J/ i" h! `) B% I3 W5 t* C  }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
) W$ ?; q5 h  {7 i5 J% z5 m& T/ O
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。
; z* s$ V6 B) }) u+ g0 h
2.1、输入特性：
4 o1 O7 a4 Z7 }0 z+ ]* w

0 v5 L1 ^% b: J1 ?$ j" l
% ~* f( A" W/ s7 D2.2、输出特性(线端)：
* ?) b  O5 x# E& e

2.3、整机参数：

( F: W6 t3 J1 {& X- D% i% R# S
9 v: B9 p* h- n" b3 P' _2 S$ R1 g2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
4 K1 T% t  u+ T) H

2.6、测试仪器：

: d/ L5 P5 a- d7 `9 O& N- ~# R03、样机结构信息

- K) c7 I, q2 x+ w8 \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。

" S: [+ l/ ~% A+ G3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
  O) O' {& ^$ k
0 o3 n5 ^" r! n5 |3 N2 t$ M

3.1.2、元器件清单：

) x! a6 N/ W0 r  T# C" V

3.1.3、PCB 布局&布线：

, v/ r7 _) x6 F

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
$ n+ Q: `) l4 Q6 ]' g

3.2.2、规格参数：
0 ^( E7 K( R  ]& g0 ?
1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3 s' T) `' ]4 G. s( d, v  T( O1 v3）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
9 [3 g( k5 r! X: [; H+ c7 a5）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 d) }+ N7 R- \2 Q/ J& \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；
" U( ~- F, J1 U5 Y) b9）成品要求:浸凡立水；
3 Z2 F8 T& m3 f% U0 P8 u
3.2.3 变压器参数：
) K( e6 u! f7 l2 W- X, P1 R
# Y# j! e, L( B( t% g6 _# A9 k) H

! E; n# ]1 G1 l+ [! m4 n. z  F3 [: w3.2.4、变压器结构图：
0 t( W$ h* H% k6 g( _4 r* U! c
  x3 \; y: {2 N, P3 v

04、性能测评
& ]: g% B2 w- K) c4 ?+ Y/ p
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：

" q: e; ^8 ?$ d( d  y1 _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。
4 r7 A6 W& q. G+ ^7 u$ ]
表1待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

表3效率测试（PCB 端）
# |$ i3 r4 _6 _* E4 ^

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：

3 N  u" c! p/ G+ [! j# s, q4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）

4.2.2、输出电压纹波：
6 G+ A6 D5 W9 s
4 `5 H9 u8 r1 D/ }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/ `6 e$ d9 L; W3 d+ Q

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

  z* b: s7 ]) D1 n+ l: I- d$ k; a4 C

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

2 N* j8 w2 R6 W& ?3 {$ A3 ^4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
- D6 }! K2 _- ?- Z
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
* X  q$ ?+ g" t

4.4、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。
. z+ ^0 `0 W2 ^; y* G, i9 k

测试样机及配套外壳

: n5 }7 I, I: m  r* Q4.5、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。
: ^, X1 ^; T0 W& T

AC100V 5ms

; [: k; d% @: R

AC100V 10ms

AC240V 5ms

8 d3 C2 @7 R; C5 T

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
& X3 |3 ~8 y! q

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

5 M! D$ s6 g# I, V! }

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

0 U% B  R) z- O  n7 _

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

) }4 [- w$ j; u+ M5 [$ Z7 l7 g! V: e4.7、其它重要波形测试：
& V& S% C( D* `% p  X) n
3 y  @0 S. A/ R& tDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
% p5 Q5 l" }% A9 H& x8 B' }
1 a# J, g" ]  U, P4 f7 u0 X% G; ?4 Y

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

' K' J2 d. C0 v+ ?+ I

AC230/50Hz，100% Load

. t8 C4 O1 R" `! E- Q9 u) b

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

$ m$ e* j$ Z! h8 f" G1 c/ I

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

' J" F( P2 ~, y# U/ V8 q" E* ]1 ^05、EMI评估测试

1 S* t8 _$ w- @6 Y* z8 g! l# F测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
; H! S) G9 |  h0 F- Y- W9 ^输出负载：使用大功率电阻；
: R9 |- b! b( X' p  `8 W0 W限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
# R! r  w7 i, ]( W$ q3 d

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

/ V6 g  \0 ^& I. X

AC230V/50Hz传导N相

7 }" t0 G. f/ `+ A4 O5 T: P$ {: l

AC115V/50Hz辐射测试

/ u. P# ]5 P2 r  N

AC230V/50Hz辐射测试