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

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9 u$ n' H9 {9 I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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2 ^* `0 h7 h) Z" R# @' J01、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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9 ~& x" n$ U! w: S; {( X

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

2 X8 i+ a5 k- D  M. K, N: ~5 Y+ KCR5269SSJ   
$ w( l/ h* F' z1 J0 ~4 R' C- T9 I
) {  t" V9 B" ]4 j- `( VCR5269SSJ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。
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: F1 l8 b$ i9 O' l3 u  ~# _0 j; Q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。
; u: w: D& h2 l, a$ o0 g$ b  g7 \/ x) @
* e; [4 T+ D5 A8 _" Q# d芯片特性

4 \- B( m- Z9 J+ L● 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；
% z) I2 j6 R; p● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
8 \+ Y% ~: v% t$ I● 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”
7 f" z8 x& Z+ _# b" ]3 B8 D5 n● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
8 C! [2 e, r# j9 g7 @! n9 C● 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。
; Y4 W' b8 F: j6 _7 I+ R
# g, m& H# r; K$ M& u/ |基本应用
7 {7 r! g) ~8 F$ `" O
& B8 G; y7 @1 n7 B6 o, y3 ^● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
; a3 U) V) J7 ]$ V) H● 电脑和服务器辅助电源
3 P! s! _+ \, |; u/ h+ Z● 机顶盒电源
. `/ ~& G6 K/ n3 A● 掌上电脑电源
( Q6 c% x6 S$ @1 L' Q6 b
% C' N2 c# h. w) E引脚分布
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引脚描述
, r3 x+ t( l) H; C! @& r

典型应用

CR3017L芯片特性：
: r7 `0 U- }1 x4 B: p3 j# z
● 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。

/ K# B+ @0 ]# N( \# s3 q/ L6 d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。
: s* z; S. H4 K8 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。

* g" S- t1 H1 z" V* n+ W/ Q) X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。
# w5 Z' ?/ `) h3 w
$ m1 k. v% k7 T: ?02、样机特性

7 H% X- ~: I8 }) 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。
# J1 v/ I) W! W) G; {
; t+ w; i- ]+ |4 @2.1、输入特性：

2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：
6 t( q8 D. r1 O0 |

: M9 Z- s& }# W& ]* s+ H9 c0 A* b2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
  y5 G: H* _  V! z7 h) r

" s: g/ K/ S4 I: p2.6、测试仪器：
; R5 V( S. P/ I: i( p3 I- z4 X

+ q* t4 R" d5 v; l5 ~0 r7 j03、样机结构信息
! Z$ G% d9 m. z' X  y% y& \
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。

9 f- j# V) U. c# s4 y3.1、电路原理图及BOM：
! S" a; _' N# a3 y3 d* X7 W5 x& z
3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
6 E5 }" R: h! {6 M% x2 J0 X; i
9 `, r# w* I0 |; q/ ?5 y+ I* Y' p

0 i# h* {  J" @! W' h$ r8 l3.1.3、PCB 布局&布线：

4 r  F3 h1 Y, i6 C

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

) J. e. F7 l/ a6 E! R) W0 f8 j3.2、变压器绕制工艺：
" O& ~. n# z. d& Z# B
3.2.1 电路示意图：
9 W. [. G) _& U' ?6 [& w

+ O( O0 h( k) N2 p( R3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）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
% w, `9 E& H0 i' _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）)；
3 b1 n- c- ?- i  }7 `8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
" \& W9 x, ~5 b
6 T* ^3 h2 b" l% v& g; D0 _3.2.3 变压器参数：
7 g  h* Q0 e8 A8 q+ z

- b0 J. z/ m/ W- i# i9 g4 A, E3.2.4、变压器结构图：
7 Y3 o2 Z9 C  m( c& Y0 E0 ]- C

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。
3 x6 z" O9 Z  d
- |' {/ q" u# F# N0 M3 w4.1、输入特性：
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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 G7 s5 z& ^; v3 V) F4 R
表1待机功耗

$ a" ~7 j% |1 u+ A- T. b5 i# k% n# z表2 输出100%负载下的输入特性
3 a* f3 @) t- F# @. @  \* H5 C$ A

5 b# W2 v$ A8 e; G5 S  c$ t  `( q# D" H
7 }7 l+ `0 F. ~' _' X6 @表3效率测试（PCB 端）

% ^* @0 N+ X5 C( x+ k# z表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

) P* ]% T" B& E1 `, j1 Z* I表5能效等级评估（线端）

9 D/ r+ ]& D: B4 D$ X4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
" E0 R$ k+ K, g2 b8 Z: V

! x" x  f7 z& a7 Y4 k4.2.2、输出电压纹波：
) e1 P' |6 r0 J4 h& D) s* ]& j9 z
' Y& u2 _9 Y3 J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; p# c' H! S0 I# x

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

# ?& o2 [& r* H

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

5 v/ |  ~& \5 a) G4.3、保护功能：
- Q. \  e+ v1 O# J% ]
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

+ P$ b. i1 c. ^/ z/ ^4.3.1、过流保护：
2 t0 R4 n4 M* u1 q( |

4.3.2、短路保护：
) i  V* N: F1 P* O! w
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
0 m9 ^, \; `9 j9 b5 u* O

7 Z8 L, ^7 Z, t3 }' m4.4、系统温升测试
* P( h0 C( |+ N+ ]- n1 I
" W+ w( u$ g, Q0 w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。

9 [. l1 b$ G  Y# }8 J1 h

测试样机及配套外壳

4.5、动态测试：
- @9 T* W2 b0 u8 W1 ?
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。

0 K1 Z4 G7 t+ l" C- C, L

AC100V 5ms

AC100V 10ms

2 q* a' t& O2 T! [

AC240V 5ms

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
0 w( J& c: K( k) ^

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：

DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

' F, h( u7 G; n: z5 ^( r! y

AC115/60Hz，100% load

' k& J1 g  f, p  K$ f4 |

AC230/50Hz，100% Load

& |, R" U: R0 z& }

AC264/50Hz，100% load

3 E0 P3 p# M9 e6 ]. A其他波形测试

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

* i& A* J0 Y) j  `( K- R. W; s05、EMI评估测试
% {. [. g4 O; ~2 }, o9 y4 O
' u5 m  ]! T3 m6 g2 _% T测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
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

AC230V/50Hz传导N相

# M  b* r& p$ x" o' b

AC115V/50Hz辐射测试

& d% V4 w/ q- t+ a" \1 z

AC230V/50Hz辐射测试