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

: s+ [% h$ M5 S: S0 F  A  ^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

* y( p' }1 i( G. 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。

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

+ g' v! _  J* K+ l2 F" dCR5269SSJ   
, A$ @0 D) H( f. p8 z8 H
6 F/ M! S7 }* U5 X8 CCR5269SSJ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。

+ i& W: X, G: v* |1 _& I; K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。

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。
, j! Y; M2 X: i
5 U" A, T; X- S" @0 |4 h芯片特性

● 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；
● 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；
; u, L: |- M% C& W% J6 x● 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

  L* G0 b. d, c  i: n  n+ @● 电源适配器
; P# j7 V* {- g  B% A● 开放式电源
● 数码相机和摄像机电源
* X: [9 t5 z! l0 ]: j' e● 电脑和服务器辅助电源
● 机顶盒电源
8 O; j8 j8 P4 }; U4 n) x● 掌上电脑电源
6 S" ?6 ]& z$ l8 o+ b
. o$ E  K/ x) @  D  M引脚分布

# g8 a  d7 @" U- n

; H/ [( R( @  y+ z) R" y引脚描述
0 [+ {" \; T; b

: m) b- A; C, @! {; E典型应用

CR3017L芯片特性：

● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
9 [: V8 {- ~1 L# H: q  E, d8 B● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
& i" B4 d9 z" J+ |● 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 A9 ~- U2 c! T& S0 F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。
1 ^6 j5 l, O* X0 A% j0 \3 w
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。

/ D" k" m8 y5 X3 T9 A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。
  L, d. u, H6 @% R6 Q# j0 ?8 |4 P
02、样机特性
2 ?  o; B3 ]6 a" G' }& \  o) Q
( m% ~: T5 m1 ]2 O2 ?( @/ z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。
8 t" h4 c/ R. T! |  t
2.1、输入特性：

$ z, W! A; Z$ I* i6 u, ~6 K
2.2、输出特性(线端)：
5 l' W9 E. H$ _4 X

2.3、整机参数：

4 T& D7 Y' H( y
  g$ |5 u2 J( l# x2 N6 }! q2 F5 r$ P2.4、保护功能测试：

3 m* @+ H" i5 z+ g# S3 y2.5、工作环境：
! _. a7 f$ V8 w

2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
& p7 X* @6 A3 @# v* ]+ j' n6 b, 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。

, p7 [- u' S) ~3.1、电路原理图及BOM：

+ e: P* r' E# b# m% N3.1.1、原理图：
+ ^; G7 e) q) I8 }
9 e' s# q+ q, @3 y( n/ ?

3.1.2、元器件清单：
5 G0 x% F: ]2 P& l8 M& u

8 _2 Y% u% F5 j8 G. k8 l3.1.3、PCB 布局&布线：
" C3 v% h& i6 X* R3 C: a' e

PCB 顶层布局

2 x3 H* O) l6 j. a) b

PCB 底层布局&布线

% |3 S. o! I8 m, U$ Q8 |  t/ _# |3.2、变压器绕制工艺：
" u% d7 j. c% E0 S( a, ?; M& {
  H$ p. y, [/ ?0 \& W3.2.1 电路示意图：

3.2.2、规格参数：
* ?6 l( N2 K8 W9 z" |
1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
: r% S8 T; S$ @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；
" J. R8 {/ @; h4 F& B4）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；
$ H3 r% N4 [7 \! n6）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；
9）成品要求:浸凡立水；
! q, a6 b4 K* e/ C  E0 C: p- M2 t
2 l) C& |7 J* N3.2.3 变压器参数：
/ ~! T" U. z$ B

3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评
4 J% E4 h# U4 S: `  m: J
7 w2 \6 k# J' I4 }5 o8 C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。

4.1、输入特性：

7 |4 Q7 ^) ]. C1 y( W. X+ B) `  g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。

1 D* C2 L# [2 m表1待机功耗

表2 输出100%负载下的输入特性

4 C1 ]; k8 e1 ^  U: g9 ?9 B8 _9 a" G
表3效率测试（PCB 端）
( P2 F7 r6 A/ Z, R! E" M' e4 Y

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
3 h2 j6 c8 \; W: ?0 t  ~# K8 H6 S

  M' \) C, t9 M. F/ L/ \) F0 U1 _表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：
; y1 \2 }' E  O' i! n
) x) d" _# e3 a9 B& \! x' h; q4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）

4.2.2、输出电压纹波：
- r2 x9 Y; |$ P8 n/ @  ^
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

, f; o. m5 B( x3 v: P; {

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

& j- o0 q& Q+ D  I' W0 K1 d4.3、保护功能：

$ x4 ]" g& O9 v% a6 r# Z以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" H, c+ r4 d* a# u5 {
+ R" m; j+ j" [5 h7 @( Y, {* T4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

9 P# R. a( H+ ^  f8 q( a: i4.4、系统温升测试
1 U  e7 @; _6 K+ s- h- l; A+ z, o1 B% c
9 T& Z+ N* F; i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。
) p+ C9 b( o2 O- ~: u3 L% B, D8 v
8 Z1 s4 m/ |( h1 {4 P

测试样机及配套外壳

4.5、动态测试：

) K5 h% Q4 M- D$ K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。

0 k% f! v# T8 T

AC100V 5ms

AC100V 10ms

AC240V 5ms

AC240V 10ms

% ?$ V6 r' r- e7 p4.6、系统延时时间测试：
) Q. L, r: _0 x  I* s8 \: ^

* H2 z( b0 v4 C3 H; ~

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

. Z4 m# t8 b9 b( S* F0 Z

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

+ E; E; m0 E' R, m6 h0 H' w4.7、其它重要波形测试：
) l9 {+ M4 H+ x. z
1 E- T" ^2 c, y1 G2 J! P3 y! D( VDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
2 r0 W  G& W# X- r
! ^( O6 n  U1 y# {1 D& e

AC90/60Hz，100% load

  g2 j! M3 n$ g, z4 I  U5 L- e

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

3 a$ w2 [0 c: z( \

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

' x0 t; F& u" [( G* T

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

' n: W. e) t- H5 J5 T, z' B, O- B

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

05、EMI评估测试
7 v/ w. u% \5 q! {  E  e
: u& ?* e* ~$ ]# Q测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
: _* E1 b5 Y* ]输出负载：使用大功率电阻；
% @  B! E* \, j) n: W限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
2 \4 D3 d7 C# [# E6 z1 c

AC115V/50Hz传导L相

; d" Z. S) ?. D

AC115V/50Hz传导N相

; [% O3 E, s( T

AC230V/50Hz传导L相

; {" Z5 O: m. F' s0 B! a

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试