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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9 Y1 C% j( s. p  X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。

2 }. z0 n; [6 \' h, P01、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   

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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2 y+ {% R, i$ e7 Q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。
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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。
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芯片特性
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● 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；
2 i1 f0 d. u5 B( s# d. E- l● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
9 n- h2 ^0 o1 E5 a" }● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；
) U% U6 p2 g0 n1 t; S- {● 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。
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基本应用

● 电源适配器
● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
6 \* i" U0 i- E2 Z2 j. Z3 ]3 q● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布

( P; v! `, G" Q  `* R2 ]引脚描述
+ u# p0 G6 ]3 o. ^% H8 V

典型应用

CR3017L芯片特性：

3 U. h/ p' [- A● 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。

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。
9 V& v* R- }5 t; J) ?
* _& |) y# W- u6 U1 J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。
) X! U0 q1 ~! \! {
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。
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/ P& U+ ?6 _) M/ Q02、样机特性
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# C4 a3 L# M# v+ I8 T8 s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。

2.1、输入特性：
" _0 }1 h# b: T& m1 V9 f

9 i8 O0 ~, i7 ^7 Q0 b9 `1 L' V
2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：
6 [' N2 T' `/ H  ^7 w$ Q: V

" L; |7 P; p: Y& t; L  b
2.4、保护功能测试：

4 K* ^2 j8 W0 B9 {2.5、工作环境：
9 @0 V0 ]/ G$ N' \  V2 L9 k

0 f8 s5 C+ V8 V; w( N7 {/ _2.6、测试仪器：
" I* j& D2 t6 F4 |! a

03、样机结构信息
1 u* i" m( V& W- F6 [1 _
5 s$ q! t& X- b  l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。
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% L/ e0 |7 z+ U- ?/ q: K7 h3.1、电路原理图及BOM：
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3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：
" A- ?# v! m5 f, F$ B

PCB 顶层布局

* E: b; o9 i, q3 I5 N

PCB 底层布局&布线

1 \3 f3 j: M6 k8 ?: |$ Z3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：

2 C- n- x# d6 Z3 Z1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
  C; ~0 S# ^: |' U  u1 j7 d4）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；
1 A% f# Y+ B* w7 R6）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）)；
* L5 ^! S, _/ _4 j* b" R4 ^8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；
  o8 Q* ^% i* Q+ E. R9）成品要求:浸凡立水；
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3.2.3 变压器参数：

: p8 S* {6 w( V# Y

2 {/ z6 u% G. n. |0 H3.2.4、变压器结构图：
* Y% s- _1 }- L4 O

04、性能测评
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/ i/ I  }4 C# O1 s6 q8 @* V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。

! |8 Z. r8 W% p) }! s' Z' \+ I1 A4.1、输入特性：
3 w# M3 a% W2 X! m
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。

) H- o  s4 I2 r表1待机功耗
0 M. ]/ x4 M1 O1 T: X1 R& Z% M; y

表2 输出100%负载下的输入特性
6 m  X6 f- {+ X

表3效率测试（PCB 端）
2 Q0 R8 \' _: x- V+ C

" ], y. `# ]& {2 [( j表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
( a1 i* N+ Q, Z  m

表5能效等级评估（线端）
5 Q( v9 j5 j9 a& [

5 e% ?( q2 F5 S, [- g  |5 E4.2、输出特性：
/ t7 L! P* P$ |
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：
; ~7 g" I3 N+ K3 I/ B) X, H
. [) w8 N& c* Z! x8 Q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。
8 w3 d) }4 O  a, B1 d2 _

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

. J2 L& p8 Z% l" s

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
) N/ g5 H( m1 C3 M2 d1 j
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

& L5 |$ B4 w# U$ h, H4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

: P( ~4 ~) c$ o6 p* E- r4.4、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。
% R8 u/ [' F% U" t: ^/ p2 R) S
+ f# j' B* H! m  ]

测试样机及配套外壳

4.5、动态测试：

3 x! r$ q& q7 }# V$ A& M5 x7 b  L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。
" @; U2 l) C' |5 {1 H% @1 B8 U
6 y: g5 P" n* Z, B( E

AC100V 5ms

AC100V 10ms

9 {& J0 E4 |* ]: s4 j  c

AC240V 5ms

8 S( z( k) M' A# [4 v4 _# o" F

AC240V 10ms

" c4 q* U  m  f  `6 ^4.6、系统延时时间测试：
, J7 h. i- x5 h

9 W; p$ f: e; u6 Y

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

5 {) z$ Y) ?& i  Y2 o

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

  L7 x8 ]- W4 J" S, R4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

; ]; x$ Q5 Y% x& ]0 a) }/ j

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

% ~. x1 ?5 Y7 X+ f8 m其他波形测试
0 V* y2 C/ y$ M
! L) ^6 r, e% w( p" G; J

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

$ M; o1 g* k/ q% @$ p2 \) S# H4 h

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

+ \4 g$ c8 z/ w8 t05、EMI评估测试
9 X& E' t1 g$ `) r! _8 B" H
* F* y4 m- N- @, {& c测试条件：
: e% A9 h& L: \$ ~输入：AC115V/230V/50Hz；
0 \# ^; {9 f- b" E, m% P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）

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

. t! X% L8 k9 M$ x6 y

AC115V/50Hz辐射测试

+ k0 B  A: F8 J' P5 T- R

AC230V/50Hz辐射测试