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。
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) v7 E- \, I. A$ 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。
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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

CR5269SSJ   
9 k2 J2 S$ d0 D
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。
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% Z: q3 p7 F, z6 ^9 F5 dCR5269SSJ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
2 R; _8 b* F; ^
● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
$ h2 C* {/ N! x3 N! u● 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；
) m# V. B+ y0 M8 c● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
9 M3 `1 t& C  E; m0 {, `+ h● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
1 r! e) S0 ^: y" N/ Z7 ]● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
) i" x2 B5 r( L! V( S) ?; B, 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。
+ a+ w. j$ n& ]' W
- L% E& P* G8 ]: o基本应用
# S# C1 Z' Z# H7 N, ^) |; w, U
● 电源适配器
# s# S' S, o. v$ O5 h● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
; C+ b; k" O: i" j● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布
2 k. z& U( t2 V6 q* V
+ F) o8 A# b) f9 `- x& Q

引脚描述

+ |" p+ b8 {+ g' Q3 _  U; w

$ [( z+ U$ \( V0 `# F9 j7 B典型应用
. }* [. ^; ]2 h+ ]6 d* C

CR3017L芯片特性：

● 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。
) B5 b: J$ J; F+ q# F# i) 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。
& k8 n: }- \+ L0 T9 M2 J
6 s+ n; `3 G, u) c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。
% l1 U2 N) s  m8 ?
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。
) }* W* |. m/ a2 @
2 R" L' t. ~7 }6 C6 G02、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。

) i- P$ Q& N" G; |/ q0 J" s& b2.1、输入特性：
* d0 P7 `3 v# g# _+ L4 b9 M' B; ~& ]

# l* Y6 g9 z, O
2.2、输出特性(线端)：
0 T; p6 T- P. r9 v; x

2.3、整机参数：
0 U% |( v# Q1 T

5 Z0 r3 o) A7 K* [1 O2.4、保护功能测试：

5 {  G9 t! X) N- N2.5、工作环境：
  @, _( ]0 d: F1 X2 M' C' y5 G

& A% j! l' R. J* \3 a) F9 c) l% M% x2.6、测试仪器：
; \# k2 d0 G' m6 |2 \: r4 j. X

03、样机结构信息
3 ]4 o' W! M5 L; x, y! B
& R7 B7 V* {3 R  }3 s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。

3.1、电路原理图及BOM：

9 ~  q# n: A8 z8 ~; U6 h% R3.1.1、原理图：
* y, \8 p/ B. s! ~; k
4 S5 E* a+ f. X6 R6 j+ e

3.1.2、元器件清单：
1 r: u' H, o2 p, k! M  |, ?& y

% A3 H: n; W9 o9 Z, |5 U3.1.3、PCB 布局&布线：
: |, a, m& g. r' R9 E" g
. I  b! ]8 {7 s7 U9 |+ B

PCB 顶层布局

; v! m/ n- S8 D: P8 A/ T

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
% ]. V. X3 R( z; V* Z6 i" a

3.2.2、规格参数：
! _$ {" R& b$ |8 K+ m9 A  d5 Z: G) n
1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
$ Q# x  o* g6 V9 D9 a& D' H% R2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ a5 n, C+ D) W% A) F( [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
5）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）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：
  \- S8 h" d$ N( F  Z% w
0 h; [, b4 b1 F; d( g9 p

3.2.4、变压器结构图：
3 S% Q# j' b6 o/ A/ F1 k

04、性能测评
. T! {& H  A; u) v& J8 t- ~
4 N/ Y1 l' _/ ^' c9 m0 H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：
$ p: f( ~4 H- {& t8 v% `! Q
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。
/ [1 ^% k; E8 ~, V; x
表1待机功耗
, ~: z) V8 X9 L

表2 输出100%负载下的输入特性

表3效率测试（PCB 端）
; z1 ]. H+ ?* P9 h3 @

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：

5 @3 Q* k, K& p' [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：

* t9 I- d7 T5 p- V3 b" l3 ?1 `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。
3 V6 ^. o0 j$ W2 K& \

- ]! q% A( ~: A" E

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

6 }: o$ N& s) Q

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

% g+ d: J3 m$ j* q

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
# V% x; I5 D, t/ T' C: o5 s
3 j$ O; O; W6 f  `5 y. k* a1 B以下涉及过流保护、短路保护的测试。
+ F, Y6 [' g. H9 |* r
7 Z  k" w3 K# p4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
2 l+ t( m6 ]) e% W, M, K2 u
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
3 C' Z0 e. u6 t8 w

8 P+ q; s6 ?- i% h# W3 C7 c6 _4.4、系统温升测试
6 T" O1 J2 ]; U" d% n
/ g( B* F! Y9 H  T, _; 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

4.5、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。

AC100V 5ms

; }; i7 p' G2 r$ Z  Z

AC100V 10ms

* Z! d. ?7 Q: y8 g% u$ X' d3 j/ c

AC240V 5ms

* Q  v- s9 ^5 X

AC240V 10ms

  @. m. J% G0 ^0 n# Z6 E2 D9 p4.6、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

0 [' E& W2 U1 b8 J/ X* [4.7、其它重要波形测试：
1 S3 l3 C% ~9 E& X2 l. J3 O3 q5 m
DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
8 t9 p. W# @- V( L8 ]

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

% R. e7 `. w( l9 u/ z, q9 `其他波形测试
  x/ E$ l+ V1 J' K! d8 d0 h/ ?) a

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

$ A" z8 \% q0 h  ^( B& @

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

) ]. L4 @" v, v# K( J' X05、EMI评估测试

测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
" i5 G+ r" X1 {2 f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）

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

# I; c0 Y6 _+ x. p8 H" Z

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试