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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# d. z0 O" E+ Y  d. V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。

$ e- ?% s4 _! S' N: o  b, Q01、样机介绍

4 V0 m$ L4 D: Q) z" Q; 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。
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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

2 D/ B" A5 G5 |: g. ?1 D, _CR5269SSJ   
- d% Z0 c. R2 b- R' m1 K
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。
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$ V  y# i4 Z* o& N4 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。

9 m5 C" k7 v7 w/ F( [+ J0 CCR5269SSJ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。
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芯片特性
- J  Y: n/ }1 {" M
● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
* o/ {) Y; H1 L- x● 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；
5 k; F2 d4 `+ x' X3 k5 u● 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
7 f' h* T& n' |& h
. _, U8 G' }# _. [1 y8 u+ t8 y● 电源适配器
● 开放式电源
4 w+ O- j" K1 ^2 ~0 T8 q+ j● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
7 C$ c) a7 `5 x$ O' B6 J● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源
3 d9 q1 R) S. Z* m1 O
7 R3 r& {; f* }6 z" R# n8 ?* n引脚分布
9 R0 a+ Z. L/ F1 C( F& h6 X% A- l

引脚描述

) J+ x5 O6 z" ~9 x$ _9 @

典型应用
* t; f5 `' p! V9 k# i. ?

CR3017L芯片特性：

  \' w- P* @% ^) c● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
& I: ?4 e4 z7 w/ z3 l8 z, B● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
7 E) N% C- N: \  S- v$ O: o● 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。
9 q6 Y& w, U0 P4 v# e7 V: ~
, b3 D( L( U/ ]  q3 Z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。
' W$ l- G8 W( d- \  ~
" z; u; ?0 W3 \* p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
1 t; N: x+ x3 e& I& L
- ~: [# H9 |' r9 I' 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。
/ ^5 j% ^9 Y: V9 B
, C# A" L8 x5 r+ D! D, C6 R! u- `2.1、输入特性：

2.2、输出特性(线端)：

/ B3 T6 k# l6 v* L4 t8 Q2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
" V7 D! R8 O8 ^2 O0 S2 U

% p, f+ h( U! b! q- h8 s2.5、工作环境：

8 y5 L% b* P' }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。

5 P) J, ?( m9 O5 |5 p, V5 a- r3.1、电路原理图及BOM：

4 L. {4 J* M: V3 r$ a7 ]! g" I3.1.1、原理图：
' `7 u5 H# w" c7 Z
/ d' L$ Z$ M7 n( b: f

3.1.2、元器件清单：

' y; `7 a* n+ i1 T. M

3.1.3、PCB 布局&布线：
' x5 n& {3 \) O. U% t2 W8 P
2 s+ M. B# d0 Z7 g* ?6 a0 @

PCB 顶层布局

9 v' v, r# K; 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：
* J, r4 ?0 x0 N9 \4 P# g3 f

3.2.2、规格参数：

, z/ \2 i8 n8 m8 {) C, `1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
. h. e5 ?! m+ r7 {& W, {5 g+ g3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
$ S7 x2 h" @* W9 j- @$ z4）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；
( u( v! _; f: o6 a$ 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）)；
* t1 T$ w6 K4 k2 q& g7 f8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
  E( t( k& h& \! O; H8 h) b9）成品要求:浸凡立水；

/ y4 C8 b! Y* S  |6 Q" K- t3.2.3 变压器参数：
* p& G7 W: f1 Z" ?0 D% g

3.2.4、变压器结构图：

$ F" G/ v8 c8 A- I6 V2 k; ]  Q

04、性能测评
: _' |: w" G- w/ T- c
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。
5 F: m$ {: J- U: E! @2 Z0 u
" S! i; N( K* x) P1 N9 E4.1、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。

表1待机功耗
, b4 y9 Z2 T# A4 j0 T+ H

表2 输出100%负载下的输入特性
: K& P7 W6 ?5 ]+ V4 I& y5 h

& Q; ?. K9 ^" E# b( b; j表3效率测试（PCB 端）

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

+ _  b% C* d* Z0 ?* H; w6 C表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：
2 L7 a5 _. W: C3 `0 \
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：
4 }1 O2 h; D* E% s$ E1 g
( ^1 B! e$ b' q: Q0 D0 i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

; v) A$ m$ e( Y# m0 G3 L  _4 H' d) R

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

2 a- F  D, _* u% ^' Y9 Z4.3、保护功能：
5 }/ W8 }. B5 }6 {
9 n6 u- m: j' Q7 u, G以下涉及过流保护、短路保护的测试。
$ b$ x9 K' \4 j, u: h6 Z& i2 y* B
5 r" p# s/ f& }6 b2 m3 I4 m4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
3 ^+ Q8 e+ q6 p) f0 L/ U; b6 E+ o
6 }4 w3 R% B" d0 q5 n功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
4 Y% E  O* P0 u" T* E

/ a; R% y7 i2 |) U4.4、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。

" Z: v  G/ q% g1 M

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。

4 F0 M/ _$ r9 l6 a+ \" n; v, m, l

AC100V 5ms

AC100V 10ms

AC240V 5ms

( P6 J. S3 q  N7 W' L

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
" _; H( l& X$ s6 y, }
( e2 @9 T, {# s) m

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

7 e/ ^. W. r. s& H) |. l

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
0 k! U6 U) G+ H3 z% J' w
3 U+ B& ^5 v/ l+ m3 TDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
2 O- K' d6 x0 `6 n* k4 S

AC90/60Hz，100% load

# R8 z1 G- R8 n, @

AC115/60Hz，100% load

0 P+ z* ]5 }, e; G9 O4 B. x: y

AC230/50Hz，100% Load

; t5 g4 T6 l  R( b1 A! S* j

AC264/50Hz，100% load

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

9 S- r/ Z: n/ T& S; E$ ]1 i, h# N05、EMI评估测试

测试条件：
% i( P, O" t+ ]" G2 J& Q输入：AC115V/230V/50Hz；
/ f: ~/ |/ h4 C; u- Z* D9 n# W输出负载：使用大功率电阻；
# s& ^' S0 _; q! J1 T" j$ r$ c" c限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
* Q6 l& t6 _5 @! Y) h

AC115V/50Hz传导L相

  ^  }% o1 y/ S7 q9 n# ]

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

# G9 m+ k3 m3 A9 U; _. C# L! s) L

AC230V/50Hz辐射测试