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

3 q8 G6 W+ {' Y- q: ~9 F. g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。
5 E; j/ o. A& a- q8 ~2 ]* W, D
+ v" W: y. Y- s7 t1 k2 j01、样机介绍

- h7 h! ^6 j' }4 L( 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。
- |" [. r3 {1 J! D% D1 [9 r& u

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

) C4 M0 d* d4 ?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。

4 L/ @: Z9 X! T; b; b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。

芯片特性
' g# U7 e$ i& `) ~% G
. L4 E- J3 j2 c' E● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
6 X( o5 z* p. {+ E● 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；
3 B% I* J3 r9 }7 I: W7 w● 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 h8 R/ }* u2 O+ W! b' O
% B5 t3 X4 [" l9 X, b  {● 电源适配器
& w5 \6 r5 u6 c$ V, e8 @● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
, f5 y6 \* K% V1 w3 T# Q7 E● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
4 ^8 P/ s& O! R8 r● 掌上电脑电源

  l5 C# M% @3 T+ l1 b) C引脚分布

引脚描述

典型应用
8 U+ u, I  l) {$ R2 r

CR3017L芯片特性：
* p9 L1 D% j' M% J5 N* }: s1 J
● 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。
8 l5 H# y$ {& O% x9 L) U. i% U● 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。
( }& @) Z7 ]1 e3 q. [) y7 h
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。
6 p. ?% H& W2 W( f3 i# h: a; c% U
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。
+ k/ w# d. n& e
! @5 p. m! m7 c$ X- Z! E* G/ {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。
, y* k; M% c' N
( G, x$ K+ M. V3 r7 e4 \# T& J5 N02、样机特性

# S1 T# S  d0 V- A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。

6 q3 ?* ~' f! C! D0 y7 x2 ]2.1、输入特性：
" w& w8 L* u) P4 J) ~" T

2 ^9 o6 v" M/ C4 I3 e/ k" _
! H* M+ f$ M/ O  W+ `6 o3 b2.2、输出特性(线端)：

. g+ a$ L1 ]$ w" u2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
# N3 n9 r5 {8 G  W3 i

2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

4 v. C7 w8 r9 T+ N$ U& U: 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。
4 \6 {' N+ ~. }* \* b3 D9 H6 A
3.1、电路原理图及BOM：
% {3 w1 Y+ s8 M4 L8 R! z
% k! A: H1 y6 F: q' J+ [/ e3.1.1、原理图：

& O, H# y: A1 k( |* P4 l

3.1.2、元器件清单：
, e) ~8 @$ o$ r% }3 w; U7 v1 q' W
- r9 @3 |4 E. W1 Q

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

4 ]1 e  b7 d+ S! 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：

$ a+ c' n# l: ^: \7 L1 N* F$ T3.2.2、规格参数：

& Q, X  G3 N. N* \2 r) Y8 Z1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
* L' W# V1 X- D- q0 z. k2）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℃）；
8 V8 c8 `# R& }) f: f7）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 E! h& d7 H9 M. p  q0 p' p8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

* Q* E3 [  g8 c7 i* W4 @( b: I3.2.3 变压器参数：
' \2 ?3 t2 d) I" o) E3 r& D: Z4 N: E
7 R/ ]' [1 J8 k1 f2 |+ H

! x3 Y6 ~0 \  `* W" @3.2.4、变压器结构图：

9 C" |- }! W# d

04、性能测评

) ^5 ?. b. x4 P4 b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：
- h( O# j/ ]/ H* X2 D" M8 v. e
9 N$ ?+ L" i3 r" v, o9 s3 G( |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。

: C, ]9 }$ s' N表1待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
: @6 @$ z1 ]+ H" U; b# A1 Q1 n

4 x4 f  u5 G/ Q2 L, i/ Q
% g  {- D/ Y" T8 r& l表3效率测试（PCB 端）
& [# G7 F- V; i" ?, x* Z

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

* ~& p1 L, A+ s& J表5能效等级评估（线端）
- A/ a/ d" Q, r! x6 d

4.2、输出特性：

: g, E1 F5 F( Y. o+ |4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
% r: \4 e# |/ |; ~7 C

; R( A0 S. i7 C9 a$ q( y4.2.2、输出电压纹波：
0 ?' Y8 U. L4 _( [' r
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。
% Q5 l  ^+ l7 t+ N/ W# i( L7 s+ t

8 }& _, D7 {; _* ]6 |3 R

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

/ q) e* z/ t2 q4 f; D$ {; I5 e' }

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：

* u3 z2 Q8 \; }3 e以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
9 s6 r" V5 N8 M8 T1 U" L

  M; }7 w' M3 G- Y3 O# ]0 p9 j  Z* |4 ?4.3.2、短路保护：

% j9 u5 N" y5 e- a5 H  p- Q8 O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
' x( F- M3 w& Y+ ~6 e
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 z0 u. T5 h" W0 O5 q

测试样机及配套外壳

( U' I9 `/ Q; D3 Z- o- r- Y4.5、动态测试：
, }& I% C7 k/ I+ P5 |
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。
1 X2 ~0 q0 W$ b! I# p9 o

AC100V 5ms

AC100V 10ms

AC240V 5ms

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
1 I) H/ Z& e9 Q" G1 O$ _

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

. C" _. ], u6 p% \

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

+ y# \2 U% K0 z) m1 z: _/ }& p

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

2 R6 ^; c! P/ N- d# t

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：
% y( |- U& q! u% \9 L' v; k

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

1 J2 m1 V0 u) P

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
+ e/ N  o7 |0 V9 K' k0 G

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

  h+ ?. L% S6 v- O05、EMI评估测试

测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
2 P- o* o2 W1 ?, @  w5 u; E输出负载：使用大功率电阻；
. G4 l3 ^+ E: n. m限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
/ F% C5 u3 i' k

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

# b7 Z7 s, A& H! S6 v2 u: G9 ^; i

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

, S  b4 w) i' Z+ A

AC230V/50Hz辐射测试