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。
9 {2 B. _  e: R$ X+ M* }
01、样机介绍
+ M. S, B( f" {: c, Q* D  ]' |2 _
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。

7 m* r: ]9 h" ~2 z3 f! ^5 K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。

1 H+ O- N" T' f4 `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
  w$ P: g  [5 r1 U. Q' _2 O
# ~7 _* H- p& }0 B  d● 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；
● 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
! \8 ]1 W" o  m1 s7 D. ?
3 R6 {: A$ y. J. j0 G, M● 电源适配器
4 `* m: k2 L  g( W! N  ]( L● 开放式电源
6 @6 |9 p* ?1 w" F2 ~2 D- f- S● 数码相机和摄像机电源
, @, u/ q5 N2 C2 t● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
+ U* {& R' {" m. Q1 \● 掌上电脑电源

. V( t* f! V& X引脚分布

引脚描述

典型应用

CR3017L芯片特性：
- P" p% d! l/ i# a# t/ v% ?
● 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。

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。

! i7 M0 ~0 }2 X( ?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。
  Y. G% q5 h( @5 ?0 n
) g  \/ G% I5 S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。
% ?* U, |7 i- u+ b# n7 ^
02、样机特性
" N5 p# c+ `+ q  R1 q
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。
/ e7 X6 w# r1 k+ H, `" F4 U7 _
; @% Q/ M5 C* F4 t2.1、输入特性：

2.2、输出特性(线端)：

4 b( ~' a9 W$ L" ~2.3、整机参数：
2 g* L. l$ X' T+ d5 S4 @6 F

2.4、保护功能测试：
6 _+ E4 C! v( ?9 G9 X

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
0 z0 l$ f2 A- y' \# H

. b5 R/ r( G: X) C6 X$ ~03、样机结构信息
, T+ r2 L9 m# p9 u
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。
, b; _5 b* J, m  q$ \, ~/ I
( Y' w# y# ~3 o, |& G0 O( Q3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
. c& O  D( O; o  N
1 l6 ^7 L% j; l' a

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
$ ~! X& e' x) U9 v5 {8 d4 I7 i: Z

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

9 _3 W' Q' D* d0 }1 N; a/ ]6 K3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
( \4 R; f+ Z9 L/ |" r* U
* x9 S4 l! X6 x7 T' c% f; I1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
4 p' l0 M& L. {' P! H+ k# ?% `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
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；
5 p9 R& p, q7 ^9）成品要求:浸凡立水；
- H' k% a; x; S1 R5 S' U, }8 x) T- a6 V+ y
9 h  A5 x' P8 M+ X3.2.3 变压器参数：
3 Z' h$ m' [6 `% p

0 o, X% Q6 A: R3.2.4、变压器结构图：

2 H  |' `, u) T; p. G9 m1 t

04、性能测评

, `7 E- o- k1 j. B; G3 _+ ?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。

$ T6 V. y, Z1 p# _6 b7 T4.1、输入特性：
9 E! H- h+ G( W) z* p+ K6 \
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。
$ T" H9 x* S; n. L2 S6 K: C0 H
表1待机功耗
% W+ H+ o9 k' k" C$ ]* C

- _$ P2 G% l9 q. r" y6 u3 d9 o表2 输出100%负载下的输入特性

# c) B( x! U) A$ o- q表3效率测试（PCB 端）

0 B1 E% Z6 A5 O$ S+ {4 L表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

表5能效等级评估（线端）
  u; @" z4 }: ?! m

+ M% ~6 \* s9 U2 B  T- L5 u* _4.2、输出特性：
5 y& n( t+ V+ @
% V6 W& T5 \1 j9 h, Q/ F6 J5 N4.2.1、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。

+ A+ Q' h  K' r( S

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

& \* U* h. r1 d$ ?' U

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

& R% L; c, D( t) X% @. N7 a* P

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

% @" k- {) T( U* B3 }. u  Q4.3、保护功能：
, h3 O) W# |( R! p8 K3 v5 J
: e6 l9 _% W. i4 L7 E以下涉及过流保护、短路保护的测试。
2 R/ J, Q0 U5 e" i  b- e; l8 P# H
4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

6 J1 t( J0 n7 V' D0 {4 A功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
% C. G# O) n* L7 C9 i! k$ T* D

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。
0 o1 b' M" v3 D8 i/ o% O: h6 N9 s
, ]) t1 ^) L4 s  S

测试样机及配套外壳

9 R5 f" W/ f) I# l7 }' @

4.5、动态测试：

- ?' h5 _& z, ?( Z/ K: r* G' O6 }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

( q) p0 |1 Y$ I: v

AC240V 10ms

3 X8 n7 ?( H4 ?4.6、系统延时时间测试：

$ U; {% V. O* L# ?0 q; |

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：
! h- v3 t* m; o7 O
1 A  E; G* m1 F6 {DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：

& V7 v0 h* i" a9 ~& {7 S

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

& {+ k4 U; y! X8 O! N9 Q% n

AC230/50Hz，100% Load

& W6 x: u  M4 S9 Q& {

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

; `- r0 s0 O( ^: v0 ^

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

05、EMI评估测试

测试条件：
& H2 q( r" e1 c- h7 o输入：AC115V/230V/50Hz；
1 @/ C5 N4 e0 f4 }4 x输出负载：使用大功率电阻；
# x/ y# r8 ?- `. g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

6 h, N4 G" y; o7 o& a9 I/ {: ?- I

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

5 m' q2 x0 W* q$ d1 m" I' V

AC115V/50Hz辐射测试

5 w3 t: ?5 n0 N! i: Y

AC230V/50Hz辐射测试