帮你解决功耗、效率问题！看看18W电源适配器方案有多给力

思睿达小妹妹

5 Y; \9 U) Q+ |; ?0 ~3 r
在之前的文章，我们给大家介绍了一份“硬核”的240W电源适配器方案，该方案的控制IC采用了本公司主推的CR1252和CR3012。
1 y. D: M8 z7 F) ~/ F
" P4 m$ Q' v1 m本文，我们将给大家带来的是一份基于本公司主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。该方案全电压输入时平均效率>86%，而且具有良好的动态负载能力。当然，还不止这些，小编给大家一一揭晓。
3 K, q+ O* `3 V. l
1、样机介绍：
3 |0 u0 g9 `# a4 {0 e, _
0 I6 H- i% T" Y  Z: t- V该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率18W，恒压输出的电源适配器样机，控制IC采用了本公司主推的CR5149TJ。

6 P9 b4 C( }3 _4 ?2 p* l

7 Q  b/ l$ \' p9 E* I! I3 \

% U, I( d3 _- k: L

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片
4 O  c+ |  t' O; v" q
/ v& f5 n# Z+ L8 y# A' sCR5149TJ 是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制开关。CR5149TJ 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR5149TJ 提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET 的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI 设计。CR5149TJ 提供DIP-8L的封装。
( ~& L4 J3 C" }8 s( z  y. Y! f
特性

● 较低的启动电流 (大约3μA)
6 O; w6 Q1 N4 X4 P  y
● 全电压范围待机低于75mW
1 L# R; @; w: {: Y& A+ T
● 满足六级能效标准
  Z2 b5 Q8 v) ]) H3 V
3 I2 l4 f; R& o& h( L, C' |% m● ‍内置软启动减少MOSFET应力
+ }( p; T# ~/ \4 }; E1 z0 P
, Y0 M/ r5 j4 O, _& X% w● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
" _* F* |5 I: t( D8 ^
  T7 b* Z& Z' T& B( |% Y  m. Y● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率
8 J! Q$ q8 T: Q0 h8 A6 Q/ v
● 轻载降低工作频率

% M0 A# b5 T/ J  m4 e1 |$ {5 y# A● VDD宽工作范围
: a' N8 A8 }5 j! w
● VDD过压保护功能

& p5 D& P$ \, U4 F2 @● 内置前沿消隐电路
/ e. }8 J1 B5 U8 x( G( E% M$ H
● 逐周期过流保护
6 O- b" t3 h7 k
● 内置过温保护
/ |' L$ J8 e+ {# D
2 [2 ]8 D" [& `  s' ~: f1 u● 过载保护
# r6 u' j8 P8 q2 Z& P( G
● DIP-8L绿色封装

2 c- S* H- Q) K; V1 c1 f基本应用
( T2 ]5 c: `) S  S& c0 M+ ^
● 电源适配器

● 机顶盒电源

● 充电器

● 存储设备电源
! H2 O( S: t- F
. {0 S: I) p2 G9 U' K4 n! M典型应用
# X* a# K  m% g- r8 l; F* B8 S
* g5 E- Q. U6 ]* f

管脚排列
/ ~) G; P0 F. @3 E

管脚描述

7 A' s2 A4 M9 H' }! t! j* {# V
样机PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全电压实现12V1.5A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下，实现AC264V样机待机功耗仅为70mW；全电压输入时平均效率>86%；输出接22AWG1.5米线能够满足最严格的 “COC_V5_T2” 能效标准。

# G$ Q1 c: Y% a, d样机具有良好的动态负载能力；同时具有“软启动、OCP、SCP、OVP、OTP自动恢复”等多种保护功能。
6 u0 e6 b' a9 P) @2 i6 y9 k, k; R
样机的变压器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材质）。变压器绕制工艺部分，请见后文详细说明。
+ T4 A- t3 k, \9 x6 h9 F+ W
2、样机特性：
1 U1 j4 ]; m8 M9 m0 u! i1 e
# L4 \1 ~) o# W  j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。
- d- V0 O% y+ L+ i4 `
0 Y2 A% a5 Q" ]& S( h! a2.1、输入特性：

( m& w6 w$ ~; f6 k; b; E3 ~; v. @2.2、输出特性(PCB END)：

( k5 s1 H; y- `- p# N

2.3、整机参数：

* ~, \6 F/ x5 q6 C- m7 p( p% u2.4、保护功能测试：

' e  Q% Z# c1 N. L

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
" K, u8 a! t# r" u
: }4 d4 e7 ~0 G; W2 z: v. S

3、样机结构信息：

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。

5 m2 X, D/ n5 x6 W" s% a7 ]3.1、电路原理图及 BOM：
) L4 v7 |2 J" Z( j
# z0 r0 L% E+ i, e6 u9 J+ V3.1.1 原理图：
9 }2 a) E4 S' y9 d- r

3.1.2、元器件清单：

2 M7 i9 T! B' }7 x8 c! C, a5 z0 H3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

! O% h, G  m* U

PCB 底层布局

0 f! @- X6 r) w8 U0 K8 c

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

) Z4 t( R9 |9 \3.2.1、电路示意图：
- ?0 U1 h7 l+ y/ A& V5 M7 ^

3.2.2、规格参数：
6 Y' e, g3 C6 U
+ I3 P! k# a3 S/ S) G3 a1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
6 f# }( g  f  ^& S2 M7 F
% M0 m* I% n3 q. I4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
) I. K* X6 V: z1 t7 s
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

* n  ^$ Z. W$ J2 a" c9 N8 c* B  H3 c6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
2 x! u3 K7 I; P7 B* g! r( p
- }  k6 z% w2 A7 G; C) 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）)；
/ ~. c; S6 ]7 C' t0 R, i
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；

- J7 L- G3 R* N& S& x. Z3 t3.2.3、变压器参数:
- L* {. Z6 J8 y+ R

3.2.4、变压器结构图：

0 m* O* c+ L6 ?- U" b6 Z2 Z

4、性能测评：

0 y4 @' f$ A. C7 a2 u4 w7 ~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。
. [- S$ U) s3 Z4 O' i% k: U# j1 p
3 Z8 r, c7 z7 J2 W4.1、输入特性：
+ p/ g. e& l7 [' v2 ~9 ?5 ^' |6 p$ r
) ^( b. I) ]! G" ?; Y6 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。

& p9 S# u0 ^" P( P表 1 待机功耗

表 2 输出 100%负载下的输入特性

7 N, {5 P% z% e2 Q  Q8 Z表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

表 4 效率测试（PCB END）

5 T" t: e" H2 {

$ O6 [0 k/ D  h表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

4.2、输出特性：
  }2 g6 ]: i2 l% z; n
+ C+ e% S) f. k4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

: S9 F0 [5 n# s* e/ _4.2.2、输出电压纹波：

/ _( l7 j( d8 s8 l9 j注：纹波及噪声在 1.5M 22AWG 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。

( c4 v8 `& c& x- {% A3 g$ [

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

. Q9 f; F9 c( a! {; E

R&N @ AC90V/60Hz,100% Load

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

, L% W3 {0 ^. @. d( I4.3、保护功能：
9 a; i. O8 T0 H! r
; _, X0 i9 `8 B9 d9 X以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
' q( m4 Q2 ^7 H3 h: B2 i
8 i6 S/ }1 e" U" T7 q9 P, Y8 y& g

7 S0 W! k9 K$ |7 \# Q4.3.2、短路保护：

3 h% f& ?2 D: Y& q功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
3 z, S3 F4 j+ U% N
1 @0 q& U, K. A9 E% t# b% Q

4.4、系统温升测试
! L# g- i, b  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时关键器件的稳态温度值。测试条件：输入电压分别为 90V~264V，输出电流 1.5A。

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
! R+ y4 u3 Q" X. e$ Z3 {" g' `: c* ~" X
8 W3 C! n; n" x7 U5 c  ?

& P% B) ]0 l! V- z0 v$ W4 w7 b' b4.5、动态测试：
输出动态负载电流设置为 1.5A 持续 5ms/10ms，然后为 0A 持续 5ms/10ms 并 持续循环，上升/下降设置为 3A/us。(1.5M 22AWG Cable)

+ E/ ?  D. ^; Z8 s1 {' V

AC90V 5ms

! m2 o% c! \+ [# q2 X3 |& }

AC90V 10ms

AC264V 5ms

! b+ M, L4 o, V2 j5 Y' m5 q/ O9 f

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

; J3 i* G4 X: S, |& j. q9 O

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

9 c# F# N2 p! w" h4 }) F* ]- z

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

8 E* _+ e) Z& t# Q+ E

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
6 a4 _  T4 w9 }' X3 r. r
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

: t' Y+ S! f4 t& ~% Z  n

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

- I/ b0 B( N) K$ M3 Z( D- q, Q

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

/ n) M  O! Y0 \+ S& u- m7 p) R3 w5、EMI 评估测试

0 ]' w5 F1 h6 n0 c/ K. i5 G3 Y测试条件：
: j9 W( y5 o6 O6 G' x2 B/ ?) r- S
& n# l) {( @# I6 J3 A9 o输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
3 ^+ K3 }$ l0 @! y9 n, P
输出负载用大功率电阻；

# @+ Q+ I3 B# r/ Q: g* I6 O限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
& B( c* h: f: \; K. a+ X( f

AC120V/60Hz 传导 L 相

2 y4 i0 {) G+ S6 ?1 q

AC120V/60Hz 传导 N 相

) ]& F: s. d1 q- a! v9 R& o$ _6 _

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

* P6 {+ ]5 G. E6 m0 a# U

AC230V/50Hz 辐射测试

+ e+ [! n% e6 S/ X1 m3 r