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

6 v- h; _9 l* I( z
& U% Z3 c& B7 C/ c: `$ q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。

( F  y; a+ n. k9 o, U$ G01、样机介绍

0 m6 D% ]- p3 F; U$ A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。

( t  O! E% k$ c' z, h5 H4 W& p% V

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。
/ N3 ^7 u0 g/ z
. O; @4 P: D0 K8 c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。

5 k0 z% ^( U& ?; C& {9 x* q" zCR5269SSJ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。
: `, v7 n6 S+ x" n# I( |4 W' g/ c
芯片特性
% w+ Z8 t9 X! s  ]' U5 N
" P5 o! {% V  M8 C& Q● 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；
8 f# @) @3 Z& F2 _0 o! n● 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”
- v' b0 z+ {  z& ?; s% L# X& M! M● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
  c; Q3 X+ B5 t  C5 I* I% a● 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

● 电源适配器
● 开放式电源
+ s: c7 Q: `: q● 数码相机和摄像机电源
8 |9 P9 w: i6 n( z/ x+ p9 Z● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
  ?. d! }+ [0 r: s* f0 b● 掌上电脑电源
) {% O2 T0 s, ~( d
, u1 w$ ]# A/ v8 Q* D# O9 H, r引脚分布

引脚描述

. s" i3 Q- i9 G' b$ u

6 t  o1 v" a1 e典型应用
" J3 t$ e, `. @% z; d% S
, p+ x) x  A3 ]# E; g

CR3017L芯片特性：
% @  I, q9 @9 g. r! x
● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
, w" s5 ~5 x% K& U- J3 C- h% @● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
- y) }7 ]& J5 k1 ?, P● 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。

7 m9 U) f! \' ?' {* 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。

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。

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。

1 Z$ S) S# b: c4 E02、样机特性
' `/ R2 i+ z3 x' s4 j% V" w
& m( \& t) g/ R$ E% Y/ F' m# Y- N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。

: V3 D6 w3 C* T2.1、输入特性：
6 p( y9 {: J, q0 ^) f5 ^% n+ H

  l1 r% y8 F+ q' q# I
2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：
- Z( J! C- `4 W/ g" r4 H- g  O0 w

6 s  E7 {# M  v3 q8 t! J+ Q( b
2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
8 J( k! ]0 E* W4 S  o, w4 p/ X& n

% `2 N% D' u  [2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
2 c/ a# v: L4 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。

) U/ z4 N  i  T; v! p( ]3.1、电路原理图及BOM：

+ D: K" q1 H2 g5 q- ~* ~( D3.1.1、原理图：
1 y; N4 R, j: o" }/ h: z/ x* f* k

3.1.2、元器件清单：

4 z- H  S4 Y/ Z+ N/ T5 H+ x% c

1 b2 g6 y& I8 C) r3 c. t0 ^3.1.3、PCB 布局&布线：
/ ?' i) w  H, o5 @, y1 F6 \

PCB 顶层布局

8 l* d$ d- S+ g5 M  c

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
, D+ I/ L- f, i( Z" v" l4 q

3.2.2、规格参数：
$ x' n7 T5 ]1 K) m( U3 `
1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
7 @6 _9 L" ?% R1 X& B, E+ Q2）材质：TDK PC40 或同等材质；
- ]; i1 \, w6 m6 [3 n3）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；
7 r5 V+ J/ i5 {( f* s7 y6）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）)；
$ |6 B) s( Q4 z3 v* {8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
) Q; T& D1 K0 X5 l. Z- K/ H9 J) B9）成品要求:浸凡立水；
# ~% u4 b7 G) f3 a4 U
7 [% J; U3 X* F  V6 V3.2.3 变压器参数：
. r/ a7 Y- L  }5 i! Y

3.2.4、变压器结构图：

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。

4.1、输入特性：

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。

8 R+ z/ I$ d5 B表1待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

% ~; F9 p$ w  h9 `$ D, d
0 a6 n/ [& d$ _% x( a+ `; q表3效率测试（PCB 端）
! ]0 l# j9 U- k% l8 J) g4 T* R

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

% c; t, `5 b0 v4 u; F7 ^表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：
) E) T: v' |' A3 @1 |1 ?( Z) V
- f4 r2 |4 B# ]* `2 i/ [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：
% A$ ~% \1 S0 W7 n, A% s
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。
- g' N, I# [4 ]

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

% u5 @$ Z  S( |1 }5 v

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

0 |% |+ W" n/ @( E: b

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

* U" K! J- g) x) c/ u

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

4.3、保护功能：
) b4 F' q' ^5 h. ?+ G
# a1 w' \% O' n( w/ b; F以下涉及过流保护、短路保护的测试。
3 `7 P2 Y$ b! K( k: G' v
4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
+ z( [) l/ W7 l% A# d) [
) G4 U/ P1 A+ N5 e- _功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

4.4、系统温升测试
! I: U" P. q0 [, `: k: i- H
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

8 p' i4 k8 k% P0 x2 j0 Y  P5 n4.5、动态测试：
" C4 x4 K/ b3 V
: a, S* L1 u! _6 m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。

7 V' v5 u2 p* o/ t, s4 }

AC100V 5ms

AC100V 10ms

! c! E( w" i% Q* k4 C

AC240V 5ms

AC240V 10ms

5 m3 j; a8 i$ w4.6、系统延时时间测试：

+ J" A$ V) J9 u* B/ G9 z

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

$ X5 Z/ a7 ~5 U6 U. r! P

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

+ h3 I1 y! }5 [9 }8 Q

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

+ Y) N" d% t- I: Q4.7、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

# Z$ f; G& q+ I) {

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

; P3 E4 e% I& H9 R: x9 H

AC264/50Hz，100% load

+ g" |# D! h' l8 K* V2 x其他波形测试

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

7 K. L/ S0 D* m( U3 ?' N  E" q

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

8 w9 C. m: }* g5 b1 V05、EMI评估测试

测试条件：
; G5 V; ^" h+ e: s) w1 c# I输入：AC115V/230V/50Hz；
' C  H: C3 g9 ?) b' S! L( H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）
% L% G& A- F( H0 q; w1 H. H! l3 m

AC115V/50Hz传导L相

  O( ]' ~7 z9 s1 x) M

AC115V/50Hz传导N相

+ k: ?: i: \6 P8 K/ A- r

AC230V/50Hz传导L相

* g# s. U0 W4 t1 M  Y; `

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

& P+ j, ~4 X* G& ?

AC230V/50Hz辐射测试