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

/ c* _! A" h5 }* z5 V- ~4 F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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3 g( N  c' x. N( e* r' m01、样机介绍
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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。

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

7 @! \: U0 J7 E9 D, |6 qCR5269SSJ   
; h5 ~4 v) L  ~, s2 e
; I0 k' z  j: F" q7 ^# C( BCR5269SSJ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。

5 m8 {/ D  z5 \* P  `: `+ ]2 g, d# F/ ?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。
8 E, w7 p. o) [7 B. j
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。
0 c" H# o9 W$ z! N( w& n
% q2 q+ V2 x' Y芯片特性

● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
; X% ?5 n( V3 z/ f. ]6 S. g● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
% m8 n( w2 g+ b; F( y" S8 N● 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”
7 t/ b) s9 L: S+ a" L● 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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! ~6 i& q! c3 \0 i7 E% X" E基本应用
0 ~7 ]# a9 s3 y/ A# n8 D# |& n4 c
4 Y& {3 y0 |3 s2 i! |2 |3 F  U. t% j● 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
● 机顶盒电源
● 掌上电脑电源

引脚分布

: |) \' ]$ I* E& u/ V+ Y: }( D

引脚描述
0 p+ D: j9 X+ ~) q* j/ U, k( u9 d
+ T( n+ R' D" ]" M

典型应用

CR3017L芯片特性：

. h8 X: o$ c5 g! q9 h8 \● 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。
; }. q  s1 P' g) c# k8 H, ?# I
0 G& u1 r* N; H! W) a' v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。
* y" c; {: v5 _$ n. `. Y
* H; S9 N2 u# y: P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。
: a) c" N' h- ?
& I7 F8 Y0 q& ^5 f( I3 h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。
  `' k2 T& f! z) ]# `. ~3 C
02、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。

2.1、输入特性：

: u9 I. [. j7 W, Q2 @2.2、输出特性(线端)：

, }. B! @5 g. I5 V0 P2.3、整机参数：
+ e% }" e% G: |* x

7 m+ h+ h4 c2 R  J! {
) q) Y: ~7 B4 @8 f! N! u8 v4 e! f2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

+ ?7 Q+ P; ?* d: \# q) Q2 B( N2.6、测试仪器：
- M1 ]7 e8 u( _9 N* z0 x6 W9 L* M

03、样机结构信息

( }" \. j$ k1 |2 a5 G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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3.1、电路原理图及BOM：
9 W* D" G* h( A0 R. m5 p0 J7 U" |
  ^% I9 a5 O- W+ r3.1.1、原理图：
! d7 ?- q$ n' m/ X" A
9 U8 L! W0 N* V

3.1.2、元器件清单：

& y5 H2 \4 D  n1 A. W+ e

$ B) E6 X* _6 w. q% C" F: {3.1.3、PCB 布局&布线：
4 A7 I, E- C' G2 r

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：

) J. P+ ^$ m$ v: ?4 `3.2.1 电路示意图：
+ }$ _7 B: n% k9 H- n

3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
' V, H1 F& ?+ N, y1 x. W; d7 Z! |  J) _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；
& E6 l9 H8 f) h1 K- N4）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；
$ o: t3 I" x& h9 ^" c3 k) w# U, F6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；
6 l0 |3 \1 h7 x6 [0 d/ s( y+ O2 y7）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；
7 e; x9 u, }$ {( W" @9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3 变压器参数：

( Y* J* n, d# F' @3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评
' G6 b) L) I* ^" Z, c  X
: t. D0 S* q* J4 l2 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。

0 G; z8 u1 U) P3 M4.1、输入特性：

4 C- q: N$ K' e, ?0 |! `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。

& Q& C5 L% D( X4 E3 }6 c! f表1待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
7 z$ y- }# b4 X' ]+ [" }- K: K

表3效率测试（PCB 端）

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
( z3 T7 Z/ C+ M+ w8 H

表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：
& e- y: }4 @) \7 c& _* a
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
& p1 N* F- J" Y

5 X9 n4 J; f( H( q6 m4.2.2、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。

$ F5 Y, S" V- w9 G

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

- f# d" b" Z( k, O# M

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

9 T0 E9 n3 @5 Y# V4.3、保护功能：
% J& v$ `* T/ a( ~( U
0 s0 j. \5 {5 }: a  R以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- K1 p! t  g* @3 v; P2 j. F
4.3.1、过流保护：

; r6 ~3 w5 ^7 Y, E/ m" z4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
0 d0 o" A( Q8 y+ d0 H: C: ]2 U+ W

  J* }- C, S7 Z) j4 a; x7 j# ~4.4、系统温升测试
1 ]  D# Q0 A  _' o% I7 i
# E, K# M6 x0 o, d6 t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。
& G0 q* G. G; `3 X6 I; s0 U0 a: r* j
: u* c! X" |% e4 o

测试样机及配套外壳

$ e$ l7 ~' {2 b6 o: H; j& b* P4.5、动态测试：
) w3 I, z  [9 {  o# Z; V' m
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

) F3 E! k" V) p1 ?4 ~/ e# l  ~: P- j

AC100V 10ms

AC240V 5ms

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
" O* Y7 ^7 ?3 M1 ]: `

& m* ~7 u1 R# v

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

  W* Y8 q. m: @' _3 C6 r6 E4.7、其它重要波形测试：

8 u; B! P# k! r* t' BDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
6 F$ V  d& z5 T$ X2 u
5 o/ h( K* T( C0 L4 @- o8 a- u

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

4 ^" L) ~! }" X

AC230/50Hz，100% Load

2 x; Q6 _9 L' |( A! W

AC264/50Hz，100% load

5 T6 @( N' ]2 F7 w9 S! v其他波形测试
; t- E* o% R) S/ }* J* g
( f+ Y# Y5 C! k

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

05、EMI评估测试
) A9 n8 l" J0 M1 M
测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
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）
5 D; U+ r* b) S! W

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

1 M% p2 e" E7 l7 q0 f

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试