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

' U3 c! r; c  t4 d+ b( X. Q! ?
1 S; W/ F  H3 \4 U. t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

9 j' ]' A! r6 h  M6 c: s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

CR5269SSJ   

! T, Z: m0 P9 D2 Q7 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。

  `7 H/ T# e, I- l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。
2 x+ p1 T" s- ^; ]0 P
' }* Y# W- X6 K. r4 r$ S  k2 nCR5269SSJ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。
) W$ B& ^- }8 ?5 w( N
& g/ t# c8 c2 X! p芯片特性

% G3 L$ e2 s9 w' ^● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
& N& m2 U* t8 x6 _● 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；
; z, S* `; ^3 C● 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

! M! {7 {9 A& I● 电源适配器
2 X1 W( e6 m: K, B5 {● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
& j7 D* @0 v( M; a* L● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
: c" N0 w  a: p. P* o% N● 掌上电脑电源

引脚分布

% I; J1 s9 C% _& r& S2 `

- z8 m3 G; y2 v9 @+ K  H引脚描述
7 q" _9 K  N+ F# J, {6 @
2 d' P1 x! p, f4 ^# v* @7 `- E

典型应用

9 M  y0 I' W9 x& N6 X( i

CR3017L芯片特性：
  \: v! Y8 @: ?0 j( w. Z
& g# w  k0 ^, V- g2 N● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
- \8 V+ P( F0 m3 G' K● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
0 x; X% u+ p. |● 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。

0 q9 h6 g* i2 w# B7 V( t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。
) V0 I" Z5 Y' e! A/ I2 j6 ~
7 U& r, [! Z) K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。

5 U8 K5 z; J2 l3 w. p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。
# T$ ?6 {* W6 U6 F5 ]
" h0 t* l5 ?- N# B+ a02、样机特性
$ j% g6 [( L6 S
9 I. c& F9 _8 j6 Z/ e. {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：

+ ~7 ~3 g! ?" o! {8 w+ q9 Z2 q
2.2、输出特性(线端)：
. y7 g. f: ~/ s

2.3、整机参数：

+ B' \6 A' l3 n* F0 _
: H) ~- @) b; `' t2 G4 k0 C  H2.4、保护功能测试：
% U# Q& G# Y% K7 j: n! }: J

* L1 }3 b" P' x$ k* t" h+ v2.5、工作环境：

) X' t1 W9 S. K' K( T4 s  _2.6、测试仪器：
+ `" ~& Q# i7 G: @0 J- m# {& a) @

+ w' h; G; {3 l# P! r3 e6 Q03、样机结构信息
6 o# S& R2 I, n7 q1 }. S6 N
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。
9 V- \" e' k+ r- P- |8 O
3.1、电路原理图及BOM：
8 S5 Y* C; N' X+ k4 t, X! X
3.1.1、原理图：
8 x1 j" G) J8 X* T
+ u. R7 V6 u2 U8 m

3.1.2、元器件清单：

) V% n: k7 i0 j$ m5 o

  W, _$ b) H* `1 u2 ^) E3.1.3、PCB 布局&布线：
" W6 R- v( T8 Y" `8 d8 G) c
( Z# c' u3 n0 E8 x3 N) L

PCB 顶层布局

! p; A) r0 E1 |7 Z% g8 U8 T

PCB 底层布局&布线

  L$ ~1 U! E% V9 q) N' N3.2、变压器绕制工艺：
" y+ L+ Z. T/ V1 i6 L
3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：

1 G# g+ h8 }  e& e1）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；
& F; d7 J1 i4 W4）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℃）；
" f. }7 g5 n4 @# E4 s" H& b7）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；
- E! K0 t  B) X, [0 q9）成品要求:浸凡立水；
" t( X$ \; m4 R  H) k/ K8 z- H
3 N* [. D" T3 \5 I* o5 a/ _0 z0 f3.2.3 变压器参数：
; Q/ z6 C: f$ C

3.2.4、变压器结构图：
- r& W' @3 r1 ?; w9 V

04、性能测评
: |' y4 T% X& }' \3 e
0 H: ?0 S# [( V+ s7 S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 Z; L' _" U1 c' n7 r7 l
4.1、输入特性：
5 K  [$ x- B' s; U( V$ v6 ]  p5 n
% X/ V: z. p# x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

. r0 s$ C* x) O& f表2 输出100%负载下的输入特性

1 ?9 ]1 ^, i9 `; r: ]5 P. q
表3效率测试（PCB 端）

# J, u; ?4 Y2 d3 ~表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
7 ?: L; ~& A$ y4 y

# a4 E: j" O- C$ Z- N( r& \% Q表5能效等级评估（线端）
* a7 ^3 y; b# g* }

4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
; z& h& o( \% ^5 N7 \

* M8 S* V) R% l! N8 u0 L4.2.2、输出电压纹波：
& A4 _7 s0 S4 U' o! F
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。
& t8 S; A, ?% r5 ~

5 ^3 h- m3 r+ O, V; @5 I5 F! c

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

3 E3 o+ L6 [, Z, [

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

8 N4 f! t/ m, V' }/ X* L8 o9 [4.3、保护功能：
( q) h+ G9 M# Z, J( \  j/ `9 x
2 D5 y/ b. q1 S以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

7 c) N0 w$ ^* m. J功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
: ]6 Q( Z# G& c7 p( G- \

. F; Q, Y6 V# N. N% K( [  @8 w4.4、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。
0 M* b5 ^# K$ T, P/ m/ Z
1 g; }; M/ A: ]  n: ]3 p# m8 l0 M

测试样机及配套外壳

1 U  T, l5 u9 k  a7 X

; z& g2 X/ j! ?( [, D4.5、动态测试：

( G- c$ [5 X0 \& V5 j. i# 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。

2 R4 H& B  D# S+ G' |

AC100V 5ms

7 Q6 S) ?8 T/ J. w; q

AC100V 10ms

AC240V 5ms

' D$ L& R2 `" F: v, G5 N

AC240V 10ms

7 f8 p5 s& z: P* n( J8 a8 v; m: o4.6、系统延时时间测试：
3 W) f, I: Y: ]$ ?' R5 {
! M( s' Y& T( M1 c: P, {

' y% h' b6 @" V. `- n( N& S' _

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

2 n- m+ z+ _( ?

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、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

$ u; ?$ n- _6 |

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

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

2 D6 E# p. K6 ]05、EMI评估测试
5 |4 N' o$ @, p$ a+ K# y
测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
9 }7 J5 Y* }8 [. U输出负载：使用大功率电阻；
7 V( l5 r7 R2 ^+ X/ [5 \) e; S限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC115V/50Hz传导L相

- C8 \  Z; v$ S; j5 y  E/ H

AC115V/50Hz传导N相

) @8 g: m2 n( w/ e' b

AC230V/50Hz传导L相

- c, g6 W$ o8 y: Y8 K1 Y4 N/ B

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

$ ^% C5 G! v( P+ C1 d

AC230V/50Hz辐射测试