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

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" K6 W8 h+ z6 y$ U! K3 g* r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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0 \; Q: z; i+ I4 P' g01、样机介绍

8 ]2 [9 w' a, ~* B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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CR5269SSJ+CR3017L_9V2A工程样机示意图

3 q8 _# k/ x7 X0 [4 ICR5269SSJ   
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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。
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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。
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7 T4 F/ L! D9 ^* r% s/ cCR5269SSJ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。
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芯片特性
( T8 H; `, H/ C8 T
. V/ u6 |' V; O) O● 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；
8 N; Z' @$ V* Q% r) A● 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”
% N" ^5 V- E" X; j● 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
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- I) G7 C8 U( C3 i. c" y( c● 电源适配器
7 r& U, }4 o$ L  @+ W3 R$ k3 U● 开放式电源
% j& j. E( x, g: p● 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
● 掌上电脑电源
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  a$ u( p2 f: t引脚分布

引脚描述

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8 Z) k" k* Q' U& ~3 \, C典型应用

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CR3017L芯片特性：

● CR3017L 可用于CCM、DCM、QR模式下同步整流
1 Z; E- u1 [& s; S! Y6 F7 ]( ]) T● 最大工作频率400khz，较低的导通电阻可使系统效率更高。
● 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。
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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。
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2 X$ c* G* D  Z9 j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。
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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。
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02、样机特性
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/ Z; K5 Q# I% t; s% a: h# m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：

( q7 {  n/ r; ?' y/ v5 S4 w5 ?
2.2、输出特性(线端)：

2.3、整机参数：

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+ S& V/ N/ |0 [. S# Z2.4、保护功能测试：
" g6 H& |7 [: f& b8 U

  u5 \+ z2 n. m8 Z' C$ o7 S2.5、工作环境：
6 b2 g- t$ G) M- M

, c& {, ?" q' B" s2 Q% N6 g2 {5 o2.6、测试仪器：
: F& I. {2 d: V; X' ~

0 ]4 b' s2 N4 z& Q03、样机结构信息

8 N1 J; u) u& o3 j! C; j! s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：

6 K. s& b  o0 h3 u& P: [7 ~. g3.1.1、原理图：

6 n1 |, h7 N" q7 K+ c  a

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

- {* m3 u, S- N/ u  y; P6 }4 |- ~

PCB 顶层布局

PCB 底层布局&布线

! z  s  [: l8 Y- b3.2、变压器绕制工艺：
$ V6 k2 g; G; I; Y
3 @3 K! z( v% f' Y) V3.2.1 电路示意图：
% j9 d4 y1 p7 H8 T  Q  z1 D

( f8 C( \+ D  p. H4 y6 _5 j3.2.2、规格参数：

1）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；
6 @( B0 j+ P% a9 x0 N4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
+ ~  H( T9 s7 R8 T5）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℃）；
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! U+ C4 ~  v' K4 J9）成品要求:浸凡立水；
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3.2.3 变压器参数：
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$ W  V" I3 _6 |4 s/ P

3.2.4、变压器结构图：

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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。

  ?# `1 C, g- l& ]  z( s4.1、输入特性：

, ^5 x" F: [# M+ o9 b' I7 t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。

" F" U6 L2 q% @  a+ ^/ R表1待机功耗
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表2 输出100%负载下的输入特性

表3效率测试（PCB 端）
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/ H4 ]% A% S  P2 v表4效率测试（20AWG 1.6m线端）
! S2 J# q2 q5 x7 u2 T& W

表5能效等级评估（线端）

4.2、输出特性：

( c0 S2 h  |$ S0 H( k4 a9 S- x4.2.1、线性调整率和负载调整率: （PCB端）

3 k% q; d4 e. \7 O: t, F1 O5 R; ?; d4.2.2、输出电压纹波：
: l) b# l) V$ @: B& D' m7 l
. e* |3 k" h4 k' E& I( p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。
% G" N2 a* K7 B7 f4 R( C. ]7 Y

R&N @ AC100V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

2 {, u# G" S& l' g' b4 q. O& g, ]

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

5 |( U) o2 f$ z- W3 s& J4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
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4.3.1、过流保护：
8 ^! c! E5 f7 s# W5 x

: `  x$ P/ _5 G$ @' ]7 @* p. F4.3.2、短路保护：
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功率计电流量程2.5A，开启平均值模式测量。
( ^& S% Q) y& E- F3 o& _" Q9 I: T

- m! j( H2 ~3 ?9 m' c& v/ o5 X$ ]4.4、系统温升测试

& q# c/ H( K% ^3 p) O2 a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。

5 ?4 b0 ]* u5 _

测试样机及配套外壳

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4.5、动态测试：
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6 V$ B" h$ c! b" U8 `' \  M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。

( U; J6 j" y1 i& N

AC100V 5ms

4 L4 e: |; A3 q7 A, o4 N

AC100V 10ms

AC240V 5ms

' b" `) a7 F- b: E4 Z  @3 ~- i

AC240V 10ms

" g' \' u( E" o$ |4.6、系统延时时间测试：

9 L; p* c" m1 p$ O6 `% d

* t2 u, ~: t7 e6 o* l: R

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

+ E6 t/ l) z: D/ z) `& C9 J6 f

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

. p. v1 l8 p4 A

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

0 o5 \7 |3 ^5 B8 m7 ?& [  m3 F

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：
+ |4 g" N9 X  x/ [# E5 l+ H6 s
& D# p9 w' l) f  d

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

0 L! s. B* z; A4 B

AC230/50Hz，100% Load

4 N9 k8 g( a* `( U/ i% v# g$ Z

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
0 S6 Z' I5 z1 S9 v1 i" X, q2 R

AC264/50Hz满载启动CR3017L漏源电压应力

8 K: o7 T8 D5 z. M9 M$ ~1 i$ y

AC264/50Hz满载启动CR5269漏源电压应力

) Y7 \7 E) h; W' C+ _05、EMI评估测试
! e/ c/ f7 r! t
测试条件：
输入：AC115V/230V/50Hz；
输出负载：使用大功率电阻；
: ]+ v" ~$ H  V限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
2 L5 z9 o7 d9 w3 b4 P

AC115V/50Hz传导L相

9 d- H3 e- r$ n* a! z

AC115V/50Hz传导N相

! N+ @* R" o" x9 `0 }3 a1 d9 b

AC230V/50Hz传导L相

AC230V/50Hz传导N相

AC115V/50Hz辐射测试

AC230V/50Hz辐射测试