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。

01、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。

9 [; N( j, |: w) S% y9 H

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

8 r+ K, P, u" wCR5269SSJ   
! _7 J5 G4 L5 @0 z- x
7 L: N; I! r( d  w' a2 b' V" zCR5269SSJ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。

, D) C- b( B/ w" C9 m9 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。

7 |2 _0 v( j8 g. X0 Q' v/ [; x! qCR5269SSJ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
) d0 O! T& B7 W5 i
● 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；
) Q3 T: e, }" J) T● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
0 \2 ~& {) ~; ^+ M: u● 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。

! v. h( Q# c3 y8 \基本应用

● 电源适配器
7 E) u# T/ d' J# C7 O● 开放式电源
$ Z, S6 {0 ^9 Y' K; h. Y● 数码相机和摄像机电源
% T* H' y5 z6 L9 H8 B● 电脑和服务器辅助电源
7 o$ |+ H$ G: \● 机顶盒电源
' G* O$ k; u! v/ r4 Z9 S; r● 掌上电脑电源

引脚分布

* }: l( s' N3 z& J) _" h$ C  {, C

引脚描述

1 e8 e* T/ s1 `# d1 h4 T

典型应用
% A6 X( f2 k! R" ^
) N+ b  u( p. J: h& X

CR3017L芯片特性：
* X1 f+ @( p6 D8 p1 n
● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
: F- L- z2 a: \. X● 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。

5 O( j5 R2 G3 ~4 p# ^6 N0 g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。

, Q  C* v" z, I3 A8 O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。

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。
$ v% Z+ s3 J1 E
2.1、输入特性：

; _4 ?" R2 _7 B' E  L  E: y6 {
2.2、输出特性(线端)：
; O. h7 a6 `7 y# Y0 H7 _1 H

2.3、整机参数：
% p) ]$ ?6 W4 F. U& W

! ]& J6 q+ H4 C4 q3 B8 W
! Q6 P9 L- i' z2 H0 f( d- _2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
2 [, X" k9 w. P) Y( _$ _& ]

" l! L; K, F8 @1 r" B  G8 I( K6 c2.6、测试仪器：
, y* w) k" \# `, j

03、样机结构信息

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。

3.1、电路原理图及BOM：
: H7 \0 m; F# Q/ x% d' g$ ]9 F
3.1.1、原理图：
1 [7 @- p3 [6 N/ G9 i4 g

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

8 [( @+ Q% {  A7 E5 ?0 i9 T3.2、变压器绕制工艺：
$ [/ j$ M: \- z3 T* V4 U1 j
3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
% \. H1 i+ y/ v9 X$ T
1 ?9 \# @  f# ^# U! b5 F1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
$ E" k6 s8 ?& L! @6 x7 c* s3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
' p* J  ~5 P1 Y- H# y4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
* @, T! p8 e# r/ k9 r- c4 i5）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℃）；
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；
: @* k$ U! E6 K' v+ p; D: i9）成品要求:浸凡立水；
- D& G) ]( p2 J2 b, c4 u& e1 Z
3.2.3 变压器参数：

) u) C; n9 H4 W6 u4 Q

6 @- Y" l  p0 Y3.2.4、变压器结构图：
" w  U5 o: w1 Y- s1 A7 @
! ^) Z3 z( C* n6 o. d+ ]- w% c0 J$ f

04、性能测评
5 B4 R7 m; e' o- ?, p
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。

9 z4 G2 H. x( Q6 j# t1 i4 `4.1、输入特性：
" ^$ p+ [& }7 c3 D) O
: G( O+ m! I( C% i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。

表1待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性
. s: X2 z. b6 r

表3效率测试（PCB 端）
1 J9 `' `2 \9 I! Y# A0 ^  E; H+ [6 V

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
5 j3 d/ f/ Q% a/ g

表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：

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：

5 D5 v+ b& s9 j$ ^6 D# _5 C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

; `; B- M# w1 }( _; T* L

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
1 R: }. n. @$ M
3 ?7 h) }! d# i. H- M1 m3 Q4.3.1、过流保护：

. g9 ~8 z1 G1 Z* K) z+ h. i4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
; j( P0 F) `& X3 i" ~, R. A4 i

; \4 t+ q4 }3 x4 C1 m+ E4.4、系统温升测试
& d8 y8 `) E$ l6 y8 f  h) A8 S
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。
5 G  }; b2 o: F1 ~

测试样机及配套外壳

: D/ b' {$ d8 x, M9 F

  R# G0 i9 }6 z  J9 _6 u# \2 V' W4.5、动态测试：
% W2 o- M$ i: W0 _- e
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。
) r: l+ s- F6 H! f% @! q. y

AC100V 5ms

AC100V 10ms

5 m& h1 V  ^5 H* O5 Q- v5 l# g

AC240V 5ms

$ o3 p5 [; O5 f' W4 t  E  m- k

AC240V 10ms

" {% F' b! s$ @" j4.6、系统延时时间测试：

6 G" C" F3 g. I

5 U8 Y2 N, ?6 Y% D  q

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

: V$ t1 D$ R" U1 U

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

% E1 n( S7 Y0 O: @# l

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

1 c' o9 v) A% i4 Z! K  w0 ]DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：

- C) B6 e# D+ H* K; `8 N3 T

AC90/60Hz，100% load

5 _5 @( o+ M2 h6 l0 e% f7 g

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

6 A4 a7 r$ m  k" |! I* U

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

05、EMI评估测试
7 ]6 \  F5 a& J- P
测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
/ W1 q4 u4 |" A$ h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 J7 k! O! j$ ^" G, }: H4 j

AC115V/50Hz传导L相

) d( P3 R, h* D, `% r) z

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

6 ~7 U# A7 u+ X3 _

AC115V/50Hz辐射测试

, W: M+ R# l! d+ P- N! f6 D

AC230V/50Hz辐射测试