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

, p6 L& Q& e# O/ ^- B6 c1 S+ H* n
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。

6 w7 d* a6 H  n; N01、样机介绍
) J9 V3 N, Y9 j7 m
- K- v6 t; v3 {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   
/ e% m4 K5 i+ Y. m6 J" w# o- D6 ]
CR5269SSJ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。

* d2 S8 {6 v* V& H: g5 s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。
+ D6 N4 l- Z6 O1 k' B
/ R$ P8 Q' z& p# O9 S/ RCR5269SSJ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

● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；
8 b* h1 `, m) g0 B$ q● 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；
% O- `0 z7 [5 c. y. i● 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”
$ O6 P+ e6 p4 o0 u  V● 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
2 T* l1 Q3 O& L) U2 v# i* |* f# w
" o* E% P9 d( C; W3 n● 电源适配器
4 K' S) y/ Z6 u, s, z● 开放式电源
# r4 i! D: P7 s2 ]● 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
3 E" i8 W2 S% d7 Z: A7 q● 掌上电脑电源
5 Y/ i1 b, ~& W4 o; H
* }/ ]* y- J9 W* W4 A引脚分布

9 V6 [. ~$ c% X

% o: H) D" O* S# G/ F. U引脚描述
4 Q$ l! h5 Z( @3 t; R* [
( y$ d& k6 V# S& R* B0 ?8 o

典型应用

6 N( F6 i5 {/ q4 K

CR3017L芯片特性：

● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
, v, _0 a) F$ _$ G6 `● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
  x8 c4 u& W6 Y# d  I1 `( X0 A6 P$ D● 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。

/ S5 y. b3 E( I$ o2 e9 o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。
6 o( C  Z9 t& J
! x/ \+ h8 @. _% w! ^8 S- T5 c1 I9 A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。
, V- w, e, I' l3 ]+ M# i  C
  S5 d- Q9 X2 c  L) j2 [; v/ z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。
; k" d4 t+ u8 }0 n5 f1 p+ J
5 }" N/ _2 u/ }- p$ Q# |5 h- U# x02、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。
% n1 J8 i9 |& p0 e% P' }" u2 I
2.1、输入特性：
1 x2 }# ]6 o) j7 u! h" z9 ~

7 F) k7 ^8 Y' j, G- m
- B" Y7 `8 r  Q) M% l* m0 c3 x2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：

* N$ Q# X  G$ V% R: R. X% s3 @, I
! S; T4 f4 a* \2.4、保护功能测试：
8 \3 m% e' T. m: Y

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
9 u# F  M, ]7 J- N/ C) v

5 R' M  n$ v1 h; x* c7 U8 X03、样机结构信息
" ~5 B, j/ a; `9 W) ]
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。
, y9 z9 W3 T  s
3.1、电路原理图及BOM：
8 ~/ k3 u3 t+ ?# E) X  g
5 i6 N% S: X' P& g$ c3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：

2 |. U+ P0 l4 H$ a. j3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

! M1 Z. E3 C4 h4 J% \5 X4 f4 U! \

PCB 底层布局&布线

3.2、变压器绕制工艺：
0 ], Y0 G$ i0 b2 o  v% w0 v" t
3.2.1 电路示意图：
$ x' g8 V: Y' T0 P1 r( O

3.2.2、规格参数：
: V4 F) b# }. K' u8 ?4 W4 f) ?  @
$ H" S5 S% `1 c% n) e! r; L! `1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
7 l, V; w* x  y/ J3）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℃）；
* }+ m9 p5 K" o) X' p( n: I3 m3 r7）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；
& S0 ?- [& v; E
3 V+ Q3 U# e0 M, e/ x3.2.3 变压器参数：
+ c% z9 T. [0 b

3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评
# v" T6 S" b2 e/ I. y
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。
* b3 j8 P8 a/ Z% b. y8 |
! ?& r6 l) a0 u- `; C: T4.1、输入特性：
( Y8 t$ k$ X# x5 L; |" N
* n4 y) y9 m" T: z( t& Y0 c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。
4 ~0 |% l/ K1 l7 O1 m% g8 x
7 D% H9 D! }. m) j  m表1待机功耗
3 a# y# @" k6 q' ~  S( w% M

表2 输出100%负载下的输入特性

表3效率测试（PCB 端）
& W" r* B- o! w* ~5 [

2 N- g4 Q. Y; k: |% v表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
! a6 b  _+ K' v- T

6 f* g0 }. c: R  Y. N. z  {7 G( b5 h表5能效等级评估（线端）
9 F+ v) I, m3 ~+ C

4.2、输出特性：

; P5 V: b+ l3 o4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）
+ Z0 y/ i+ m% H) `/ Q' b; n

/ w% _4 B; ?0 g/ j4.2.2、输出电压纹波：

) y+ h- R; N$ i' f; l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。

1 @4 b# X$ h+ o

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

" l8 M1 i0 c7 U; F- l" H

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

3 v3 k  G  W1 c$ F$ r* J4 E/ N7 ]4.3、保护功能：

1 O5 l1 o9 |3 ~, ~: G0 q以下涉及过流保护、短路保护的测试。
; U# M% ^- h+ `+ E
6 c: e7 w. G0 ?4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
  o# p; G! O+ s( J& U$ ~
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
( t' w% t1 F4 _# U
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。

: `* r1 o/ y) o2 R9 b5 k$ {3 j

测试样机及配套外壳

* @8 w6 U; w3 i3 x/ G0 E

4.5、动态测试：

6 }0 W, f! D6 P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。

( t" ^9 G: w/ ]6 R! f3 M, U

AC100V 5ms

% ~! r. W# s; M$ x: Z

AC100V 10ms

9 A7 J% q* P- T5 ~" z* @/ t0 V( U

AC240V 5ms

AC240V 10ms

, j( }2 o+ F7 ^  t7 N6 I5 q4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

% {$ g# |; ^% A# S6 ~2 C

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

9 q: i' d9 @: n2 cDRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：

  @2 g7 a! t# c8 Y3 ]: P2 B: i2 U

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

/ @1 ?' [% F5 `

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

" n( a( y% U$ L3 f- n% S其他波形测试
0 h6 p  ]! K7 \
& Q. V. ]  ~5 z9 L: Z

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

1 K4 p% Z$ o" w" [4 m/ z- }( f3 k6 l05、EMI评估测试
+ o: ?" Y9 C  K8 Q7 f. g2 g" _( p! n
8 V7 x+ @9 n' |测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
& P! }) o! F. L/ @7 n& G输出负载：使用大功率电阻；
$ t. z0 ?5 E" w限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
0 j% G. {" C3 h( S" o

AC115V/50Hz传导L相

% U6 T6 O) E* H' S, |8 c

AC115V/50Hz传导N相

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试