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

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。
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$ X9 J8 f; v; c8 y6 ?1 k* Q01、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。
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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

CR5269SSJ   

, J$ h4 D3 u& \, V& a+ LCR5269SSJ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。

1 C- x& V" ^' \) u. {: o1 u5 X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 }, a6 i9 i6 I  [3 o8 a5 `. M$ ~# ]( B
/ V' r  V4 X* s/ J8 m4 rCR5269SSJ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
% r6 [3 N. l. \. i, p" |! @0 d
● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
. A9 T% ~5 ]# y● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
" X. T/ `1 t3 c% W3 v2 t● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
) s9 v; P/ R1 }( k● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
: x- `$ b! h* S* I! N● 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

● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
● 电脑和服务器辅助电源
$ W% X$ x, Z( j; K  Y- B● 机顶盒电源
; a& W; S; [: _& N● 掌上电脑电源

引脚分布

- k+ O2 Y+ r' K8 h% X; C: P引脚描述
* w% W& M6 p/ m
8 M: }- U* O1 p! x$ o

) {! I: R, ~& B. H$ D" V典型应用

* ?* K1 ~/ _" x3 n8 S7 i( s* V7 }9 r. d

CR3017L芯片特性：

0 C; S5 i6 k  T● 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。
" \- Q# \; i4 Z5 P! L/ W● 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。
& |, h0 I8 L& e2 |' q$ x
7 ?  ~' C: r! [# Q3 c( @* B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。
" q9 S7 {1 q. D7 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。
7 e3 `. b7 I  I) `- h3 Y* N- T
- u7 C& b+ b2 [/ g5 _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 b. R, C" a$ I) h' j
6 F" u/ k6 Y3 q, H+ }5 M$ g02、样机特性

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。
7 Y+ l# S* M" c& \3 s) f
$ A' f- Z# h% u& M# q0 C4 W$ F2.1、输入特性：

! p+ X& F4 W& ?+ M# A( f5 ?8 }9 [2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：
0 [0 M% Q1 ]+ F. {; @

% f, Z) c6 X! q/ l2 `7 q. B
! r0 J# {0 }5 t2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

$ w4 K% T% j( n* C! b2.6、测试仪器：
3 ?! @$ l6 i; R% M  _

03、样机结构信息
5 p+ z( b/ T" O4 K
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。
6 R2 m: O+ C; n" O& t
3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：
: P  }* U& P# V, q( q5 P9 f

3.1.2、元器件清单：
9 A7 a; C4 I" S$ Q, R
' t  a% F# t3 y' E# h, k

0 H2 J* X8 b( V3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

- n8 j7 d; v5 v, U0 t) z3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：
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  v1 c; M' }- m  |; j( K3.2.2、规格参数：
: P- k, u' s) f: I2 _
1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
" n' W( [& Q6 `0 y1 y2）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
6 b8 ?# S' z: ^7 {5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
7 k8 r0 F' l+ J8 m! i0 |! E6）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）)；
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
/ y& S0 s+ t6 \3 D0 L, D: w0 B9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3 变压器参数：
3 V2 O  ~; `$ x0 r6 s
" |# d3 `0 D9 f* a* F

3 {2 l; A9 O- v! e5 @) s" C0 V* y3.2.4、变压器结构图：

2 A1 d7 ?' v8 B  B9 b: k+ j( ]9 B

04、性能测评
# U' F# j2 P/ ~( `* _: Y' b9 {
8 Y/ d* W& r2 Z( O5 O/ b1 b; n! w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。

, E: g6 L9 h- L2 Y8 a+ S3 A4.1、输入特性：

/ {, j' ]) S. M% g) T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。
! s: T1 C, B7 q: x4 ?0 J1 v' d
表1待机功耗

5 `( d9 l3 N) v( Z1 \1 E2 M表2 输出100%负载下的输入特性

: x/ x9 T! z4 z+ t( |: `
+ l6 f2 n* {2 D2 B. g' P表3效率测试（PCB 端）
8 e' i' |: L/ W. n6 S+ H

( L/ B% ~0 g& B# ^& V6 a表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
1 a$ J4 ~, B. \+ X

. w6 ~" r8 R1 m+ W" a/ C" X表5能效等级评估（线端）

0 X$ X# ~9 f; D' \* \0 Q2 r4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
: O& r( i% K' `4 N

4.2.2、输出电压纹波：
( h4 X- I% |9 h. ^/ F
  D; S2 ]0 p3 b4 {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。
% A" ?+ K- \: ?& S

! H3 O1 Z* \6 A( f- f% E% L' v& [

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

* L) |4 o" [. V- V+ g

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

. `' ~1 Z; J' J) m' X( }: [* T5 G9 y4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

# ~* [3 Q/ h' ]6 B1 Z4.3.1、过流保护：
! ^: k9 W+ J5 U. g& O0 }

4.3.2、短路保护：
" ]1 T# P% d) q8 D8 j/ j4 k; b
9 r1 F/ a5 Z2 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

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

; }( K; a2 }. T/ W& e3 L+ L

% F, \8 t! b# j& M* _+ G+ P4.5、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。

AC100V 5ms

AC100V 10ms

% J+ b: E9 u, D& ?

AC240V 5ms

AC240V 10ms

9 _, T. Y: Q/ W0 J$ m4.6、系统延时时间测试：
7 V; ^6 V' [2 r' c1 e
, N  C* S) S; H3 v, a: _1 s

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

+ g( {6 Z# T' v6 f, x

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

7 n4 H/ }$ ^- g( b4.7、其它重要波形测试：
5 d+ {6 Q- o/ K, A" L
DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
8 ~. z, b/ F2 I! c& F& n

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

/ f$ U4 _. @, q

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
1 [; |7 E0 B0 O( S6 t. j+ [

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

; p& S' B' t* z/ @; d9 V  _1 j3 P, C05、EMI评估测试
" Z0 u8 e! x' Z6 {6 g4 N, Y7 _
2 T: c; q3 n8 m# N6 Q4 ?3 H测试条件：
8 J/ |$ k! K* A- b: J输入：AC115V/230V/50Hz；
) b3 _6 N* ~# d0 E5 T  j+ j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）
; ]( `  s5 q' N1 T! q) |

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

7 F( g, H1 c/ n; g" s! V

AC230V/50Hz传导L相

' L4 d- s4 ]; a/ S' d5 g  a3 B

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试