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。

  p" t) c+ K+ a; f6 i01、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。

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

CR5269SSJ   

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。
: S+ x$ @7 N" ]: F4 W8 z3 B$ w0 `$ J* U
, v" O) ^: \$ \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。
3 c  O8 U! S2 w- N8 x; E
: e  ?+ ^  |+ H* E; y+ UCR5269SSJ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

& m6 A) J0 u, e" S3 u1 c● 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；
, ~- s, l' e( L  ?' M" K● 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；
● 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。

基本应用
/ E0 k+ I7 j, A0 m
8 y0 D" B' v: }$ Q9 s( _/ Q● 电源适配器
● 开放式电源
! e+ a3 F3 C+ J4 O● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
2 O% G* \1 H+ V# ]- P4 p● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

& B0 L9 o% \# j6 a0 F引脚分布

引脚描述
& C7 e2 c% S( V+ C/ C
+ `0 ?1 w% v( K) {" S2 m

0 ]6 b$ \% q- P: C" v典型应用

% {8 u- C/ d! X: q% P! t) Z

CR3017L芯片特性：
3 f- k! U. @+ `, p; ~* n0 G
2 a/ `' m/ Y6 t7 C% [% m● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
# L5 I( f8 {* Z$ B  f, i% u& U* B, ?● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
1 R6 e3 e) a1 B; i$ H& s● 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。
- @) w9 n: [5 `, W# l* J
1 C& Y' B9 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。

1 N% X1 C/ r2 [# E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; O0 w% x7 W# T
6 k. C, y7 y) B5 R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

8 K7 k5 q$ o' u% i! B# q! Z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。
. c" S# C4 r4 N5 b( h6 \
2.1、输入特性：

# h/ z5 |' ~% M3 |. x/ J9 ]% v' `
* d; c* x$ w% `; G1 w. L, X6 z2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：
1 F. t: O- c3 f& O6 l' t3 P

  {1 [. b+ z2 b3 ~# K( p; f
7 K4 m4 D' U$ F2.4、保护功能测试：

# R; t6 G  O# [2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

03、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。
0 Y9 ~$ M1 c: g3 i8 v& \6 g: D
3.1、电路原理图及BOM：
  s) F: {) _1 C0 Z3 |
5 |! z- H$ O1 X1 o% N- L3.1.1、原理图：

! C0 p. _5 G* c- F, J8 Q6 _

3.1.2、元器件清单：
; E6 W3 b. @6 L3 C8 j- g+ B$ |8 }
; i5 B$ W9 O) p! S  ~# a% A

3.1.3、PCB 布局&布线：
1 M- b8 ?: U# Z9 s, C0 W

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

/ e* l8 J* v) }  l+ \) t" T" d) f1 [3.2、变压器绕制工艺：
* X/ }" v: a! c: t6 V
( p% _& t# k, I, v  m) w3.2.1 电路示意图：
6 F$ W3 f" h. P/ s$ P+ X# A

2 j. Z: M. t. g3.2.2、规格参数：
3 Q; k) ?! H/ @9 ?8 p! ^
0 S/ e$ }- x4 ~1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
5 {2 I* L  m# N2 J" D4 P$ Q) t2）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
% `% o. F; c; I" e. I* a* G: b5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 D3 \9 O: h$ h6 e) p6）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；
" Q2 t+ H" M, l7 v9 Y; L9）成品要求:浸凡立水；
  o+ b; b* n8 N- D0 ?4 X* S- N) h
3.2.3 变压器参数：
) f1 }$ m- O4 d9 f8 E/ h2 ^( ?* j
& |3 q4 }1 {. X8 g; I( e2 k4 ?

; t& p9 L/ J6 q# q3 G5 e3.2.4、变压器结构图：
/ y, ~8 s' D2 ?; Y" _

04、性能测评

# T. R% ]3 s; w: z( R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：

9 Q) g5 {7 \& R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。
+ \% f% f& U! ~1 W! u6 U8 t
表1待机功耗
" w+ f  F1 `3 V' N4 b6 L7 p( p4 e2 d" M

表2 输出100%负载下的输入特性
- P( B8 Y& Q  c; n0 F

, K* W. ~. |) S
, k. Z- l- l- j5 x+ S; [5 Q表3效率测试（PCB 端）

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

1 D2 N" \! C1 a表5能效等级评估（线端）
2 X2 B" z$ A. k. l4 z6 r

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：

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

5 F% z, X7 d4 m% v" C

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

  S  {/ ]/ v# ]( ~

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

8 f$ f, A, Q6 \6 Y4 L& j$ ~

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

4 a3 W5 v) Z7 n# ~2 ?9 x$ I% |5 K4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

! f+ x) ]- b* X( r, H7 [4.3.1、过流保护：
& z  _5 A) \9 H/ u

9 ]8 o$ U, g' p/ S5 O* q6 W4.3.2、短路保护：
  K% ^8 Q1 G+ ?
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
/ g* c3 f" e+ Y# O7 q3 d* G

# a+ y8 L1 \; k4.4、系统温升测试

* o7 q- H6 t+ P9 k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

5 B  R4 f& m' C3 {2 G. M

4.5、动态测试：

6 T) s2 Y% a. S& k  m) B1 G$ l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

AC100V 10ms

AC240V 5ms

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
8 \9 L: Z' v9 u+ B( u- _

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
: R7 A1 F! i7 N; y
DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
) Z- S* z& U+ k0 Q
+ ]9 a: E8 A( X* b: F/ ]

AC90/60Hz，100% load

4 j/ M% b* r; z

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

9 a2 j9 a5 g( Q0 Q! ~其他波形测试
3 o& p1 |1 d1 J8 w* q3 c
' u( j) e' l' Y

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

# J+ r0 U3 E/ s- @4 a3 Z

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

0 X; T. h3 Y* z1 a5 C8 g05、EMI评估测试
4 l- X1 x; n0 M  [+ {8 H6 U6 _1 M
测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
输出负载：使用大功率电阻；
" p' @# J7 v: o0 i7 _限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
1 h) ?" y' h& {- Z1 ^

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

, W( S! f9 _4 `6 I$ Z

AC230V/50Hz传导L相

. i; X: _# @# g! j( R

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

3 J- k  l7 J1 U" F

AC230V/50Hz辐射测试