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

; u. l! b/ r* L2 G. C. b- j  C! 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。

; N& N% |4 M2 Y9 m01、样机介绍

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。
' z+ s1 T) t0 }/ Z, W" i* y5 G: J

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

* k1 Y! I1 R% w( h4 T" ICR5269SSJ   
& k) r' X0 w* B$ z* d
. L" z! t8 U' K( e+ r$ Q+ _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。

# E- ]. v) T4 t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。

. w$ G, [* P# t; ]' MCR5269SSJ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
. e6 w$ S3 a; [/ R& `+ F. |2 p  e
( t. A. C# \1 U- D) s- T● 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”
- o% E4 K% E7 r* s; [& I$ K● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
2 X) d6 A# @3 S: \$ K● 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。

8 J4 r( w+ g$ @2 S& E/ g基本应用

● 电源适配器
● 开放式电源
% g# i: X9 C4 }8 ]: P● 数码相机和摄像机电源
+ _& x, {# c' |: d- d# u- ^2 P$ P● 电脑和服务器辅助电源
2 r9 g: I! d. ~3 |+ Q1 b8 r/ \● 机顶盒电源
) N1 t) v9 Q6 x2 c" I) ?● 掌上电脑电源

1 r  R( m1 n1 D引脚分布
- _) z) H! Z7 U+ Q1 X8 H3 l) P
( V( W$ i( ?' |& r6 r+ @9 c

0 B7 p  m2 t* P0 G, z引脚描述
- y2 }5 p0 e" ]9 L& G

典型应用

) S  z; j( o0 j# r

CR3017L芯片特性：

2 r0 T: X4 p" E; s● 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。
% r. P% m" Q" x5 X: D' J! B8 _
. P) S7 f. h- k# u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。

& |: e9 J: m' w+ m2 A. u+ s: s. B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。
  U6 {  \2 G- d& O: C# \
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。
8 T3 t6 S$ ?& ^- s' y% ]
02、样机特性
5 l' I  e8 \/ C+ ?. _( o3 ^
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。
" R3 M5 i8 V) w
2.1、输入特性：

& S. N* K- `. F# i* r6 B
" @' I3 u5 n) A2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：
/ Y" c- _4 p+ L/ g- i' {: n

3 t' Z5 {+ h# @' K9 x
" ?6 ?/ S8 n  L. ]  P' G7 u- U2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

1 f# h! z3 `  R% ?9 i1 ^2.6、测试仪器：

- J( _, |; ]: D03、样机结构信息
$ m* m( A- _6 |
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。

; F, j4 j. |9 Q2 S; s) @* O. U. T3.1、电路原理图及BOM：
! J% q  Y8 A4 C8 V1 U  J- R
- V& w; S1 d+ ^, e% o: K& G3.1.1、原理图：
; P4 I) R6 Z3 x: P( O* n8 H
, T& w: q5 n; ]8 e$ V3 y

3.1.2、元器件清单：
3 B4 B- S0 }; x+ b' v' Q
3 L8 y1 u. z- J& F5 c

3.1.3、PCB 布局&布线：
: L5 q% {, w4 ~8 s3 |5 p
4 F: D/ v% z# s( z, K0 O6 n3 @; W

PCB 顶层布局

7 ?5 O' }9 t# D. E+ E- V

PCB 底层布局&布线

+ i* h3 T6 A5 R3 L3.2、变压器绕制工艺：
0 H. U0 S0 {' P" c$ A6 g
3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
( f& q; y. P, y* H
) ?8 ?- q& y7 `+ ]/ o1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
) I, W% B  `6 y3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
9 k( y3 v7 a5 V$ q' M5 w4）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；
) Q+ L. P7 }& D6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；
* E$ v% j; }7 l: {9 i2 _* a& }1 Z7）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）)；
, n% d+ f5 g2 j& _. z8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3 变压器参数：
* y- {% T6 D) @2 q1 _
/ Y/ i  O  y, l0 {, U

* X+ r4 H5 G% W1 X$ T: i3.2.4、变压器结构图：

( O2 A; W5 r# i0 a

04、性能测评
& i  G: `/ z& I& b9 A* k
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。
+ r' C8 r9 `( y: p, D/ P
' i- w5 E7 W" V: i7 ]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。
& K! y1 Y4 z* x- e
表1待机功耗
" A# n) p( N& W8 c- ?: Y; W- v

8 A" M3 |  _/ J# k% `表2 输出100%负载下的输入特性

3 y& H& {& @# S
5 k5 w1 P7 C6 n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）
' {  {) u( m, n, o+ L7 \+ b

4.2、输出特性：
5 A, R3 D6 h; V* z4 ]; u
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）

% A. V* W  ^8 c$ f# b4.2.2、输出电压纹波：
7 z: \% t) D* j. R$ o
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

! P4 j6 x0 u2 k

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

2 |5 j+ N( v6 \" w* {0 M4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
! @5 \2 n% `6 W. n# s

4.3.2、短路保护：
/ c  e5 R( u0 v
功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

& x% U* p* C; ~7 k: A1 T4.4、系统温升测试
7 Z  J% \: m7 C8 L  H" x
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。
/ }% R* t7 K9 n  s. K6 w2 [
, u$ N8 @( t3 k* E. R

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。
7 h( S2 g8 ~1 W( o/ U1 i* s
$ a8 x, @) S% A7 c0 ^" E

AC100V 5ms

% w: }# h4 M' I4 h* e* \* z; l

AC100V 10ms

AC240V 5ms

AC240V 10ms

$ G2 w! J0 ?& N4.6、系统延时时间测试：
: ]/ {( Q, C' L7 v5 D& z( f8 r

; ~5 S+ ~( V- X3 {; \2 H

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

2 m3 h. W' w6 H% z0 ~, V

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
) r" B. Q/ C6 z1 c
DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
9 O  X9 D8 ~+ l: N, H* a
5 g& E2 x9 F( T5 @2 M5 i. X, n6 M

AC90/60Hz，100% load

, U+ |- V  H9 y& @& n  D; w

AC115/60Hz，100% load

' V! d$ o/ ^& O9 Y

AC230/50Hz，100% Load

# N# h' b+ V6 u( k3 l

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
' A( l- r8 o4 e& ]0 B

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

# V7 c5 @) `3 M) \, b! [

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

05、EMI评估测试
5 o( }1 e( y" |/ D; a  E) V% _* x
  M3 ~& z  c: ^6 c2 F测试条件：
% u9 O. O: d; E- T, `) v输入：AC115V/230V/50Hz；
& C6 H! R6 M( R" g5 @输出负载：使用大功率电阻；
  ~% z0 v8 V' `- T; J8 q  m限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
: c) y* ]7 e' d; b1 y" U; o6 g7 T; c

AC115V/50Hz传导L相

9 a- j5 O8 ]" |: K

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

2 T, k4 t: L8 |/ \# e- n( X

AC230V/50Hz辐射测试