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标题: 18W电源适配器低成本、高稳定性太难？你就差这个方案了 [打印本页]
作者: 思睿达小妹妹 时间: 2022-6-16 10:48
标题: 18W电源适配器低成本、高稳定性太难？你就差这个方案了
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-6-16 11:03 编辑 * U _. d, l; }6 M* t; l
0 M1 N; }+ ?9 z' C3 u
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。
: c; r; t4 B0 H( E! ^( v; p, _% [. `5 {% X, Q) K$ S2 q
01、样机介绍
6 B7 K+ l+ Y# [5 ^
' ^1 n+ x2 s8 Z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。 t( t. O, n q( j, e: F- z+ ^
8 v2 [! P: Q+ C, D
[attach]45178[/attach]
[attach]45179[/attach]
CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图
! j. k$ O& s, h ~* Y9 jCR5269SSJ
) Z! p) u" R- y5 w# S; g0 _; z6 D+ Y$ b+ y3 A& u
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。
4 R+ d0 A! s) l# x; ?5 ^* l S* z2 F: f D5 q9 m4 e9 {
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。
! [; f. {# w" s3 Y9 ~- |
6 O" o5 l7 Y; Z/ {" kCR5269SSJ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% w* z9 {2 ^# Z/ g$ N' p
5 q( ?, e, p8 A& R. |芯片特性
" R; I' w; a& N5 m. F# A# o
: o4 b% P& w1 Z' q7 r7 k% ~1 [● CR5269SSJ 是内置650V高压功率 MOSFET，反激式PWM 功率开关；% K1 g& p9 K* ^) P2 m
● 内置软启动，减小MOSFET 的应力，内置斜坡补偿电路；0 v: t. W9 f* \' Z! V
● 65kHz 开关频率，具有频率抖动功能，使其具有良好的EMI 特性；
* n$ n" w6 N f+ K" }1 x( m● 全电压输入范围，待机功耗:< 75mW；' X" k: u$ i' v) V
● 输出PCB端四点平均效率:大于88%，满足“COC_VI_T2 级能效”
" M* A. f3 v, f* Z. i' l● 具有“软启动、OCP、OLP、OTP、VDD_OVP等保护功能；
2 O' d& g* d) C3 c● 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。, ^; `3 R! X9 E2 V% I& W/ {
7 B$ J/ M3 Y2 H9 w基本应用
2 c* s" C4 t, j+ E& F# u* L# |% x- Z' G' f# _) r/ D7 I2 V
● 电源适配器
/ {6 y" E2 I' l( o6 L G; y; r9 t4 v● 开放式电源# W! B1 X1 R! }( R0 d6 b( p$ [
● 数码相机和摄像机电源
4 p: ^0 h# Z# e, G, a3 _● 电脑和服务器辅助电源
4 e3 a4 M! ]) b9 ^● 机顶盒电源" p6 z1 C3 g6 X( Z2 K! g
● 掌上电脑电源+ Q3 v$ H& [, |- E: g& J/ N ?
4 b5 s; M" p1 [; `9 B
引脚分布
6 p6 k6 q# y/ @9 |% N$ h6 [# `9 y, C' s8 m. A3 C3 X
[attach]45180[/attach]
7 |0 z8 i9 Q/ Y& t# T
引脚描述
$ Z- R @" G- ^; ^8 r; L( `7 J- P' Z3 _. X, J' [6 y$ s; R
[attach]45181[/attach]
4 H6 b5 J- \( a0 G) m; |% F
典型应用9 T" u' q- u j
1 q0 k3 X2 {8 s v' Z7 s
[attach]45182[/attach]
CR3017L芯片特性：# C2 `' U. e' k, F/ \! G! J
5 x$ _, k: Q' Q● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流2 W* L! W7 ~8 k4 v+ J' r+ U. D
● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。; c; x( b9 r" ~' j1 h
● 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。
# k M/ {6 I8 O' W. Y! C. y: ^% E. Q$ {/ z# R" ~- R
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。
0 g. R5 I( c$ h' |
7 p8 u' x7 V- R( W5 G- b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。* Y' A+ A3 k2 Q
* u9 F" ~+ O1 N: b. K) 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。3 m2 S1 X& D* `
0 X4 V \6 R% x1 Y! x( i3 U+ ?02、样机特性
+ W: o$ R* a9 e
% x6 k) ?/ [5 O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。) y& @' d0 Q/ q' `% D6 c3 L
w- j# W* V# g r L! `( V
2.1、输入特性：) C7 |( P, s' j: Z, b! j8 D* t
[attach]45183[/attach]
0 j8 F' k; q; X; v% l
$ l5 ~ E/ a2 L4 [! B0 [: @2.2、输出特性(线端)：
2 Z$ o9 \7 @' K/ C4 w[attach]45184[/attach]
- p% j5 h# N {! v3 }
2.3、整机参数：
7 B3 c& @8 v" e. q[attach]45185[/attach]
& R9 W2 e! l- Y" ?5 ?) V: ]* a) X, o$ z1 x( {; l R8 H$ M. p9 q% {
2.4、保护功能测试：
% }( E3 P% b8 `0 K[attach]45186[/attach]
* j; H1 w% Z& S9 T/ w2.5、工作环境：
+ Z3 ~' F7 o8 [! V5 `[attach]45187[/attach]
. `1 q, `5 I% c N2.6、测试仪器：
6 d: t8 p7 Z$ ~[attach]45188[/attach]
6 x1 x# U, m/ i: P03、样机结构信息+ N$ H! U4 g# U$ b' H# e
1 s6 l9 l4 S: j2 V! i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。
1 y# ?! E9 C1 F- R1 z, a5 [* P8 f7 W- p8 f( W
3.1、电路原理图及BOM：
/ N$ X1 M* a/ L! ]% V% k$ L
/ c( m2 Y6 s) K3.1.1、原理图：
0 S2 p1 P( {7 g0 o3 l6 U! {8 D8 o2 ]! B" V+ E$ m, R! ^
[attach]45189[/attach]
3.1.2、元器件清单：* x2 C; n4 J7 V; a
) w& P( y6 r; O# T$ v4 x+ ` H3 I[attach]45190[/attach]
- Y. o. H" n" W/ m' h: \1 V
3.1.3、PCB 布局&布线：" n: b- w s/ F- ]
; f7 t; Z0 ~0 p; F& I. C q[attach]45191[/attach]
PCB 顶层布局
4 g1 \% b8 y4 j6 Q1 j$ H[attach]45192[/attach]
PCB 底层布局&布线
9 t. w4 o7 u- e/ z" {3.2、变压器绕制工艺：6 N* k) R" t, B: O _
' e/ A! H0 C% `6 j, d# a! ?
3.2.1 电路示意图：
$ r3 s( h. j2 g8 ]! [9 Z[attach]45193[/attach]
% F& \0 R; r. e4 Q. l3.2.2、规格参数：
& k/ I6 S& j ^& F! u6 R" [/ ~# [$ ^ q0 V
1）骨架：EE19W 加宽立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
7 ~3 |6 s' {6 o, x% [. A( h l2）材质：TDK PC40 或同等材质；$ ]8 G) B, S! ]7 X) r/ G% `; z
3）N1、N2、N4、N5: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；* @5 ?: `' c, i0 m. L6 e3 j( B
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地) z6 U r4 W9 ?% [ s, Y+ @
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；+ r- i3 g( k" i4 t) A
6）初级绕组感量Lp：1.6mH±5%（测试条件：0.3V ,10kHz,25℃）；% u8 n# Y( U+ U; j* ~2 ~
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）)；# @* K. C6 s* C) x) L9 v9 K
8）耐压测试= 3KV 5mA 1Min；" U2 @% {3 f. T [5 l' u* L
9）成品要求:浸凡立水；
! F D& F+ D8 E! {# R
3 X9 P( }* n3 _; w4 i: O& w3.2.3 变压器参数：
+ ?& R9 v* l& ?* J1 Z# Y
$ q* X4 u" D* {[attach]45194[/attach]
9 y$ T" X6 N. d( B5 k3.2.4、变压器结构图：
, W+ R/ l* ^) t
* q# z1 L) R+ e3 V. B" R[attach]45195[/attach]
04、性能测评
1 L7 P8 V) Z( ?0 [" I V
5 @9 K8 ~7 e* o8 G( W! g5 X8 B/ R+ h8 p0 N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。
2 U$ e& m. P, c( Q+ M# x3 n3 F
8 \/ V5 K5 {+ W( ~" G' O) W4.1、输入特性：2 u$ R9 s/ k7 O9 b4 K
+ p3 Q: B' L7 K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。
- S4 d4 P! h" Y( S% u& N1 I( ~3 @$ W8 H9 L# {
表1待机功耗" ^4 }/ `' E: T5 M c2 l! a
[attach]45196[/attach]
8 f1 L) e$ {6 t+ s. ^( @表2 输出100%负载下的输入特性
) `1 d3 x1 J) u$ |+ M _$ M[attach]45197[/attach]
' d1 i* L- z/ K) J- c
7 t6 B5 n' G5 }表3效率测试（PCB 端）" E/ z- u! X' Z, d& W
[attach]45198[/attach]
$ v6 u3 S' Q$ E& b- L Q; j表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
) q7 C w0 K& ]' k$ V, G0 o: B[attach]45199[/attach]
+ J1 F* Q- J: A, ~表5能效等级评估（线端）6 ^, k/ S: b9 \# l$ y
[attach]45200[/attach]
, Q( m, L9 r9 O' \: y* h2 |/ y- U4.2、输出特性：
( ?4 u3 C& F F. H, n0 C5 a! v: p: i% ~% A, n* Y* y! l
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）" v7 K; C( H( b
[attach]45201[/attach]
$ D( z4 s2 g* W4 W
4.2.2、输出电压纹波：7 ?6 S* t, {# C0 ^) `/ W
/ k: |! k8 _: P3 _. j
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。
( `- h& _/ e4 ]: z* f5 c[attach]45202[/attach]
5 x- u x% y$ R[attach]45203[/attach]
R&N @ AC100V/60Hz,No Load
' s( z2 Z, J" y7 A1 K) Y[attach]45204[/attach]
R&N @ AC100V/60Hz,100% Load
, f; Z6 D; s& n. b7 ^3 k- _
[attach]45205[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,No Load
4 H) c3 X, C3 ?/ p
[attach]45206[/attach]
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
z+ G' P8 o/ B! g4.3、保护功能：6 M; C) Y8 g8 ?# m$ w7 e5 j
1 n, d% j2 B9 j% w: V }以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4 f# z, ?7 Q& L/ ?- e0 \. `1 A
' c" }! j' w: @' c4 v4.3.1、过流保护：& E+ Y+ d" U! S; O1 j- x
[attach]45207[/attach]
; @% b9 i" j# }# F; y X( k% H
4.3.2、短路保护：$ K( w* x. {& D4 V
. J9 w, D0 F9 p! \功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。* Y0 i& p; L4 [* i- k
[attach]45208[/attach]
- s* T0 M! x3 d. A% P( M9 I! K `4.4、系统温升测试
/ W% h" v/ v3 \% v( t0 X8 E
) |8 P3 f% M' ]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。8 A( x" E; ?9 C y
n6 N5 C2 Q) u: y% [1 b @
[attach]45209[/attach]
测试样机及配套外壳
. d' f1 ~+ M7 J& _- D! m3 c0 e[attach]45210[/attach]
' n) R& c! ^8 @, m: r4.5、动态测试：
7 _1 c/ {2 D, c5 i7 N( {3 ~/ E1 `. R$ {/ K9 ?
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。- d- A' @$ K$ f9 c1 v
( E: n" T! D# g+ l
[attach]45211[/attach]
[attach]45212[/attach]
AC100V 5ms
) f7 a9 O x" O" P, g1 }. J
[attach]45213[/attach]
AC100V 10ms
! c- c* q: j) q, d- P# k& }$ ^
[attach]45214[/attach]
AC240V 5ms
& I" n! N0 m9 r' y: x1 v
[attach]45215[/attach]
AC240V 10ms
& X5 @1 J E1 Y) G2 y+ L- B4.6、系统延时时间测试：
6 y& t2 S. C/ y+ h l
9 G; c W3 I. M[attach]45216[/attach]
- d: R0 D/ m2 q& y: R5 b8 O
[attach]45217[/attach]
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
( T* m# k3 A$ ?' j; K[attach]45218[/attach]
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
: e: w0 c$ t- Z: j) [/ ?9 y" O
[attach]45219[/attach]
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
2 B1 Y) _/ y4 f! l9 H% A# q[attach]45220[/attach]
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
- _% a: v! g k5 e, h4.7、其它重要波形测试：) \$ e$ ?1 J. e2 x# m& I* o; B. a. {) Q
' t6 b. \/ [ w$ N# `$ d, D6 e
DRAIN（浅蓝色）端、CS（深蓝色）端波形图：
. C0 W: Y" \7 f* E% ~% X/ H4 `$ `
8 v7 k0 G$ S* N+ w& n% K[attach]45221[/attach]
AC90/60Hz，100% load
9 W) }: t+ p6 `7 s: U9 Q+ R
[attach]45222[/attach]
AC115/60Hz，100% load
! E) y: F! F! u[attach]45223[/attach]
AC230/50Hz，100% Load
" G6 H1 ]. j( _) @# ~
[attach]45224[/attach]
AC264/50Hz，100% load
; l. P. |/ x3 G) d: o- [/ P; A7 `! m其他波形测试" {8 u3 ^! Z5 {1 N" x
6 z/ L% K/ ]4 Y2 @" P[attach]45225[/attach]
AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力
1 \9 Z1 x8 j$ t% p) L/ k
[attach]45226[/attach]
AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力
. q9 C' ^1 ~1 _& }7 P9 B/ j: M
05、EMI评估测试5 s0 N+ E+ ^% O
( Y% M/ c* E& r测试条件：
$ {4 L6 v; B; q' B1 C2 v; Z输入：AC115V/230V/50Hz；
) R/ v+ x: K' _3 H- A; t7 g- Z& r输出负载：使用大功率电阻；+ z3 _) g( L4 Y( `
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）# G x$ C2 C% J0 R v# u
[attach]45227[/attach]
AC115V/50Hz传导L相
( n# d; a- `: x# U& r[attach]45228[/attach]
AC115V/50Hz传导N相
5 o9 P! a$ E2 l[attach]45229[/attach]
AC230V/50Hz传导L相
8 ^) i4 V# v% {% T[attach]45230[/attach]
AC230V/50Hz传导N相
# H/ {9 _. ?3 V" h" Z4 S3 G$ D
[attach]45231[/attach]
AC115V/50Hz辐射测试
3 {* x% D6 F0 Q/ Z- P
[attach]45232[/attach]
AC230V/50Hz辐射测试
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