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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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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01、样机介绍
! f9 Q! F' Q& F( T0 Z2 ^5 ^, `
0 {: m; ^1 v: }8 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。

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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

3 c4 P( t1 j) Z# NCR5269SSJ   

9 C. {$ g) M+ H, d) wCR5269SSJ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。

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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  M; F0 A# r; X8 oCR5269SSJ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
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● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
. ^% V& h! L! N4 p! h$ d● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；
/ K+ O- E7 v" \9 o7 a● 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”
4 U0 B; H6 x1 d$ U& I● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
) O) z& O. x) T● 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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+ p( r  }7 |9 d* C/ a# Q基本应用

● 电源适配器
& F% e% H8 w6 |( y5 k5 p, Z4 `● 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
6 j. v; U0 V! p  ~2 B) z● 机顶盒电源
! ?, F; }# D/ U9 h& w! h, Q, c● 掌上电脑电源

引脚分布

引脚描述

典型应用
% ^, e% M/ D& x) h
: y, s+ Y" n0 h& n( S

CR3017L芯片特性：

( w+ ^6 ]& d# J● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
6 n+ f7 e! L7 I0 z5 w7 V● 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。
2 W* r& n+ W6 M2 |- p% A; |. k
# `/ |1 u: f- K- D# f8 V/ V" s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 r* N4 I+ L& L4 t, M/ n1 o6 U
/ u1 x) }% c! m' k+ e( M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。

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。
, J( Z# J- ^0 Q
02、样机特性
  U1 B& F! f: T
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：
( s3 n2 j$ G3 R, B, g& ]$ W0 u

7 u. G3 o8 ]3 L# R4 Q8 p8 k
2.2、输出特性(线端)：
7 }1 W9 y$ J- C/ S* T) d+ v

4 W3 ~% Z0 ~) d1 Z! M. q2.3、整机参数：

/ h* _2 A% ~, T1 s  q5 u  c
2.4、保护功能测试：
3 }' C- t9 A& [) e) l, g

  K' c! l) v7 U6 y2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

03、样机结构信息

0 ?4 O# C8 v% H: {2 o3 G# h# V2 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。
! G2 U6 u' ^, G1 K6 k1 `# @6 m
, Z7 V, ]$ q9 b' ]+ @. o3.1、电路原理图及BOM：

3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
. D, v+ C. D4 f8 X0 ?

+ l7 K* l5 A3 w  K( W1 h8 H* w' M3.1.3、PCB 布局&布线：
/ D4 S* ?4 M8 C5 R5 Y" A
+ q6 ^% ]# [, ~

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

% z8 P! c' V# h. @+ h3 F. [5 E3.2、变压器绕制工艺：
, T  O' b8 A& z+ J& ^; E: ]
* l. D$ B/ n+ Z! v* G/ Y1 F3.2.1 电路示意图：

, t2 \3 S+ i3 H4 a3.2.2、规格参数：
7 J/ N5 Z" Y( h9 b$ D0 c3 ]+ B
1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 m& `* Z* R/ y9 j5 y" q3）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；
6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；
! l* o# R" H" I- N  I! Z/ y' 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；
9）成品要求:浸凡立水；

, S$ R0 D) T1 e% O+ e: M3.2.3 变压器参数：

$ s+ X0 i% t5 b+ ]# x# b. J

/ ?" c4 N7 k4 p7 a) Y3 K3.2.4、变压器结构图：
0 g  f" T* p7 Q

04、性能测评
" ?/ R) r4 E5 f6 t! Y; {* M' x
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。
6 D  _, m& D) o% I4 O: }
- ]* a- v: t; L: d: x- H$ G4.1、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。
0 @' r9 d& X+ F
表1待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
; n2 W# w) n- y  \

6 a9 A  M- p8 w* G6 z
1 K& k% z; j# H表3效率测试（PCB 端）

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）

: z/ d& K. {/ B+ Q% G表5能效等级评估（线端）
7 N# X) K/ }1 b+ H  W( g

. ]0 A3 R8 S3 Y$ b9 P* t$ y. O4.2、输出特性：

2 d8 `0 C: n% t8 ]5 p4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
6 K5 M- N3 e6 b3 \3 r. c" V( W' f$ T4 V

# j3 p' q+ N. o" ]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。
0 G0 \- H9 I; d; S- s$ e

, g' M7 Q) g8 z2 y

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

0 k+ C, L6 V- i; O

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

- k4 n0 j, s5 l& P; E' U0 M

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

& S! v) h' a! C) m0 x4.3、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：
3 Z9 U/ k, v4 Q$ t% I

4.3.2、短路保护：
; b: w% q7 B! ]0 t0 c
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

% H( u8 }' x& Y: k% h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。
0 d+ d# g! U, ^9 p# P  M

测试样机及配套外壳

2 X6 x2 S* `, ^$ S( l

4.5、动态测试：
5 U1 V6 f/ c  N& C
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

AC240V 5ms

# \8 E0 ~' J) F

AC240V 10ms

8 R0 B4 V. n% K- b& q( D4.6、系统延时时间测试：

! M' i$ j4 t0 j

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

: I* ?: R6 C  D4 j" P& U7 }

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

* {/ ]( \+ ^2 b

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 R7 C3 ?# ?1 X; a4 D/ P2 n4.7、其它重要波形测试：
$ @* {% \2 e7 ]1 o
3 B: `" b/ z% hDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
/ \4 B7 [) I7 z" X
% w( L1 y5 m" H6 i! p0 S

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

( i  n! j. m1 j, C1 |, P: G

AC264/50Hz，100% load

% Y" T1 ?, y8 J8 ^; }3 O其他波形测试
" G, Y9 e* c6 M# D3 x" u7 M
. ?! n; l1 @" R% X  L% C

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

" r- S- ]# p+ p9 z8 `

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

3 A) Z' g" Q) S; r% ~05、EMI评估测试
  l: }5 C7 Z6 L5 I) c
测试条件：
* O! {  s# _+ T5 s输入：AC115V/230V/50Hz；
+ I* t: S: y8 P& p' ~' @$ B: c- D输出负载：使用大功率电阻；
0 F1 z- _* Z9 ~: ~/ n限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
0 X' W9 n/ y/ m, v

AC115V/50Hz传导L相

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

1 {8 r7 p- a  R6 Q& h

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试