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

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。

5 G4 v' y+ [; @. [% l01、样机介绍

9 v1 r, @& `3 j) T; C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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1 J0 `( U3 X1 V

CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

CR5269SSJ   

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。

1 e9 ?, ?/ a, n1 s( Y( ^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。

芯片特性

  I+ a; f, n* }( t( }● 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”
7 h( z+ _, G& k# a- T& R● 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。
0 G) J( h, O( O
基本应用
6 _8 S: B/ e% A' `! ?% U4 e4 K
. v+ b" |; E& b$ C4 y- v● 电源适配器
● 开放式电源
, p; h/ Y; K4 E2 w● 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
4 G+ p5 M2 A& R1 F● 掌上电脑电源

引脚分布
, h# G  Q' }. \4 r3 `

引脚描述
% P, h8 i; @% }/ g9 ~; `5 N
  v4 V3 G& f) |, D

& p- E( k3 q9 \2 ^4 i典型应用
) m# O# R  l( C& ^+ e
4 n- ~/ F2 O* }8 w

CR3017L芯片特性：
2 ^% N7 c' i& U% v& W. m$ M
$ g" ^- e+ m( \) u& b( T$ ]● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
" r5 M( W9 b7 g% J* c● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
* G0 c8 t# M4 P* u● 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。
: [7 B; ~5 B! [: h, c
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。

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。
9 T% w+ K6 J% U0 b0 W' M! z1 i. t5 J
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。

2.1、输入特性：
2 B0 f# N  r9 ?. E8 {8 E& z  J

; `- l4 E+ u2 w0 L- J
4 N, b' J/ N; Y. J. h7 q" {; p. ~2.2、输出特性(线端)：
- A: p$ E1 T/ @3 h* h6 `+ G

* w9 w1 B8 B# ~7 f- M2.3、整机参数：

5 |( z" g, u9 h3 ]/ U0 c% o2.4、保护功能测试：
7 |; b  o0 v, a1 r+ a

6 ?/ ^( d. o% A/ U2.5、工作环境：
/ x  v3 K/ }) I2 P

2.6、测试仪器：
$ Y/ m( p1 |4 n. x5 G7 Z

03、样机结构信息
6 D" N, Z0 [2 j4 u
1 x  C9 s: p8 F- d$ b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：
* N, R- h) \$ |0 f* o
3.1.1、原理图：
0 N: J2 ?0 A$ v2 H8 u2 A

3.1.2、元器件清单：
1 g5 h9 e( D/ F0 O" t6 E4 w- n
/ H$ K6 l. n: F

$ X0 @) G: I( K8 X# T3.1.3、PCB 布局&布线：
, r9 g, e6 G0 |) G# ~1 Y! u

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

4 V' Y/ l, V3 V5 c8 f3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1 电路示意图：

. _, J# y% [+ x! k) m3.2.2、规格参数：

" H5 X2 |' }: l2 f1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
& t( b& K1 ^! k, t- f2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）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；
. B% _; G1 N1 ], q: V6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；
- z7 s+ t$ r- @4 P3 J; l8 |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；
. s; h6 l/ G3 W9）成品要求:浸凡立水；
) C7 {7 P5 V+ S' W; J, `6 A
3.2.3 变压器参数：

' X* O& ^1 P6 ?# T4 F

3.2.4、变压器结构图：
, ]4 V4 W, V4 s$ R" Y
) m* M" P3 E' t' }! |& I+ m9 s

04、性能测评

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。

% q% M. Y! y) w0 T4.1、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。
7 Q: J( b$ G+ c
表1待机功耗

/ k* W! ]8 A% S7 S& p) d8 T( v表2 输出100%负载下的输入特性
/ r% C* {2 \9 r* x& M! ^

7 B3 F. G+ H5 c  P4 d0 ?
表3效率测试（PCB 端）
: a! D7 ?2 E- A3 p! _

表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
' Q# W7 E# Q. @

. ~7 v. ~7 B" n! `- o8 s8 x2 y/ N- g表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：

3 {6 j' i" I" q- s/ G4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）

2 w& |& b! f: G& {2 z7 N4.2.2、输出电压纹波：
- d, Y# Z# g* h( a' v+ W
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

. X8 a2 t0 m+ }) R! R# I

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

% d, W5 i' [: J1 A3 c: n

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
& v. I* K0 U. n3 o+ T. L+ j
5 ]; R8 U# w( o# {9 y: r5 X2 r以下涉及过流保护、短路保护的测试。
! B* n8 B; p3 ~) v
9 F# {0 [# ?5 H4 A( P6 G8 x/ e5 u4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
2 @3 i  C) O( x' S
7 L& u  l9 O2 w2 c功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。

! W7 y" S# C3 @  x. \4.4、系统温升测试

: Q; m; F/ H& s: x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。
  S9 S" b% g! p7 d1 `* A

测试样机及配套外壳

4.5、动态测试：
" o, `8 P4 C6 L1 M1 U/ U( Y
& r. Y3 J  E' B* l: d1 b% l2 Q& b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。

8 H* W' T7 C. }& ^

AC100V 5ms

: G" e( m" M6 t# P( `

AC100V 10ms

; n- v- y. W# \

AC240V 5ms

( T& C- |# U" l( U) ^0 M* r

AC240V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
$ A$ M4 a$ [7 H( I

3 H" `% X5 S- V7 B* R

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

6 G  A5 ]* f2 v: a

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

7 Z- J( [# a5 w6 _DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
$ m2 \3 t3 D$ N' U, S7 y
+ P' `" M0 ~% R- H

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
8 @9 [  m& |% A0 P! H

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

! o. q- T: h& C5 g, }( G05、EMI评估测试

# K% a2 ^1 s/ B3 n测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
7 j+ D% Z( E, t2 W; @" S/ }输出负载：使用大功率电阻；
# c# A9 q+ n  Y, ~2 I% A限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
, p, B' c3 w) }; ~( z% C

AC115V/50Hz传导L相

# O) L+ M6 U3 Y- X

AC115V/50Hz传导N相

' G' K, A9 I3 H7 v/ S

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

/ V1 u. [# `( |5 V5 R1 O5 N

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试