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 n: B3 H1 y+ z+ m; v' H
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。
1 b* ~; t3 s5 |9 n; ?) A  q
1 a+ Z" p8 j( U! J3 M( U7 T$ i, {01、样机介绍

$ Q! r+ [3 ?3 O5 Q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。

- P$ ]2 c2 H& o- ?7 G4 Q! ?

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

, N: P$ T! o' T, d- _CR5269SSJ   
* Z# s* v9 S& v6 B) y. ^
* ?1 I- O, T, T# j& C# XCR5269SSJ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。
  i% D7 ]2 V7 Y$ 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。
2 E+ L6 Q: z& o3 I$ H$ J
' T$ b( w+ @2 S8 S1 B9 @. U4 Z4 XCR5269SSJ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。

  s  d2 q( B$ Y芯片特性
6 M+ d# M1 A7 F+ o" n% {, t9 s
: }. W# ^- g, f: G● 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；
1 ^. L& J9 @! i: n. b+ N0 ]+ w( Q/ N● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
; @2 N1 H* _% J  [0 w$ l& C● 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
" K: |9 N' N% j6 ?9 A
● 电源适配器
3 o- m; R' y9 |0 C, H● 开放式电源
9 z- ^( v9 E+ C* n- D● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
$ `. u# |4 Y. h- F. f; _9 D● 掌上电脑电源

" L% d6 }8 E2 P7 o# `6 w' q引脚分布
% _$ F3 X6 c) N

引脚描述

' b* P4 I  u- u, ^* x) T

' i5 p1 j! G2 [3 X典型应用
1 a2 {, t' |- K  r" q

CR3017L芯片特性：
$ G6 A! I. R# u" n3 Y
● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
4 h! A& L! N. y, P● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
- ~: B: ~6 o  R● 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。
4 p" P6 Z1 H" z$ b
* C: k/ k$ k) w+ H0 ]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。
8 x% K- h! N; }6 H% n
8 h6 t% W# M7 W4 e* 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。
$ F; z% j* x0 h, ?* m+ q; k
$ z7 q1 ^4 F0 S02、样机特性
; X! R* U0 c( f
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。
% }% @" S9 t! c: D& ]% p7 t' ^# b5 |
4 D) S, {9 J9 A2.1、输入特性：
6 y! X. e: S7 Q2 V: h2 r! Z

) \4 X# U5 `1 D, l! x! O) O% a2.2、输出特性(线端)：
+ A" I8 u3 Q+ T! ~" I+ q+ M

2.3、整机参数：
; M% P9 t; m9 Q

# x* y& o- V: {* x7 L- F2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
3 Q: N& w+ W) D4 T) n9 M

2.6、测试仪器：
! M" ]% v- f* j% o

03、样机结构信息
+ \/ J* e- C1 q
5 O& E) z, I% R/ W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。
* |; h( c! f) J: b
3.1、电路原理图及BOM：
6 a4 g* j; W5 Q/ i( x
+ v4 P2 Q! H3 f& @. N/ o/ H3.1.1、原理图：

; z' d3 F7 L! x

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
1 D7 t- U, k4 L3 [0 p
/ F7 n, C: A4 P- \, q: i

PCB 顶层布局

. Q, h# X  d+ D: j& ], Q3 ~6 T

PCB 底层布局&布线

" K5 `, j0 b7 a; ~0 v# p1 k3.2、变压器绕制工艺：

" a. H/ L3 Z4 }" b* ^5 n- q" ]3.2.1 电路示意图：

0 H) P# z  @  F# s' g3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
9 O( I1 \( @" Q' x3 d: f% C2）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；
' S6 n$ K" q4 D6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；
; I! h1 \& |7 J) Y/ C& e7）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；
9）成品要求:浸凡立水；
3 p; q$ j( }% h0 |
7 r9 W2 o" `6 _9 s4 t! q3 z5 ?. `& {3.2.3 变压器参数：
$ Q/ R# q% s1 x1 s

+ E# k9 U6 W! U* [1 g3.2.4、变压器结构图：
. L' X6 `, E2 U0 e5 k7 s
( x' x) |. M- i- Q. U5 b% P$ u

04、性能测评
5 [6 b8 f1 k% D+ [# J+ O! ^- E
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：

) y0 Q# ], @/ m7 A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。
3 d! J+ }) |7 m/ C9 I# O: L9 P5 l
表1待机功耗
& q7 v6 J' V  `

表2 输出100%负载下的输入特性
" y+ ]* ^( z8 m5 j. }

表3效率测试（PCB 端）

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

表5能效等级评估（线端）
- J" y, U7 ^  F$ d3 Y  }3 P

  G  Q  o0 a6 \/ B- Q4.2、输出特性：
  I! ]1 j8 i! e8 B
/ d% j( ]: v) r! Q" ^+ w9 b4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
* ]; J) E1 h+ C/ u8 A1 n1 f

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。

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

9 _- R' D2 @  ]" N3 X

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

+ R  f( ~. Y; K7 w$ i/ q7 ]! m  j4.3、保护功能：

$ D  ]$ X& b0 _! n' u. v! ]以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 g$ }6 o+ M- d+ R5 X: R  H- T
4.3.1、过流保护：
- Y6 A  t. M( b' L6 ]6 V* W6 ]

1 ^+ X1 _. K# X6 g, s0 S( M4.3.2、短路保护：

( S( E1 }1 M6 d* E! i功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
/ d# z2 G/ H' R) l0 N5 W

4.4、系统温升测试

( t$ Y. T4 w6 `$ M+ |1 p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。
. `$ G+ k  [, _; c) d
" w! I) l! I+ Y& u# ]" w( J% z

测试样机及配套外壳

4.5、动态测试：
, J6 `8 f0 }- G0 v
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。

* p9 k) w0 H! E* R6 @

AC100V 5ms

AC100V 10ms

0 c7 K( B3 B( ^/ w! `4 w# h* `9 @

AC240V 5ms

  ~9 H. o' ^6 _9 p7 z2 z

AC240V 10ms

9 T# g2 i7 A" _( E4.6、系统延时时间测试：
9 s! p* X: u9 ?+ n
3 k, ^  Y$ Y* X0 Z& a

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：
" T# ?1 d' s; D7 h8 C
" ]& h2 ^' a5 z9 jDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
' e7 m* O, k& a2 f1 n
8 i* m* x7 }9 V

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

) }" ~9 ^; ?) }( G. t$ i' y/ U+ C

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

# G% H# g0 F4 V( w. g其他波形测试
! k% a" G7 o3 [

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

7 j+ w1 h! M) N. Q05、EMI评估测试

测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
5 O6 c4 T3 o6 n2 f* v* `5 q输出负载：使用大功率电阻；
$ N% K1 B3 X) U$ d# d( q1 ~8 o限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/50Hz传导L相

2 a5 e- U# d# \! o9 Y

AC115V/50Hz传导N相

0 }! G; \; m1 _

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

" u- S: z7 E4 M' e$ S0 b& |

AC115V/50Hz辐射测试

: z# p- j# U: E4 y& ?

AC230V/50Hz辐射测试