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

. _$ N; o, S6 X
9 ~% `+ N8 J0 Y6 L1 j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。
8 Y5 n/ o% B9 @& p3 y
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。
  d, E8 k0 ~/ a4 X- `
, S9 f8 ~! R' x0 r4 B1、样机介绍：
6 z* i# k- s$ m3 s
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。
+ I9 ?0 I3 H6 X. ^+ S9 v- U9 t$ B0 |

1 d' ]4 L5 B8 |# x8 v" }

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

4 h8 B- P) \: c7 o4 a0 |9 cCR5149TJ芯片

CR5149TJ 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。
; l3 Y/ {0 C4 d: N' H! B% j$ I7 U
特性
3 P5 l1 l: E. t7 Q
● 较低的启动电流 (大约3μA)

9 D5 W3 u- J& }- g) V5 M● 全电压范围待机低于75mW
2 B! y$ U+ d5 ?) j. L9 b8 ?8 R
# R9 U' t- S0 Y) G/ G+ R8 \% q● 满足六级能效标准

! b4 k- H* }9 o  O4 \: X● ‍内置软启动减少MOSFET应力

● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡

● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率
9 r: q& _* w2 p: ^* @( H5 q( k
● 轻载降低工作频率
( B* O5 L9 b' |
● VDD宽工作范围
+ R. s6 F2 e5 c, e" V, b& q
● VDD过压保护功能
/ e! ~: z" }0 ^" H2 d( m: O- n! j
5 {$ t" n# u; O! g7 p/ T● 内置前沿消隐电路
: P) O# ]1 t- V" ^; }
● 逐周期过流保护

● 内置过温保护

) K" `4 f/ U8 V& s● 过载保护

● DIP-8L绿色封装

基本应用

● 电源适配器

/ ~$ u( K  C- Q  _/ L% \● 机顶盒电源

● 充电器
' m" N7 c2 `9 k) @& J/ [, V% A9 J* w
● 存储设备电源

* }- p  A' l/ ]3 X+ l典型应用

' k: y! _+ p' @9 S$ A; d

/ O2 t. V! t) b管脚排列
% [! X% f# i7 ~" d. A0 ~' m! r

管脚描述

  v. u7 {+ F$ t
% _, D/ j' q/ ^- ?  M8 ^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。

, s$ q( t6 v+ q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。

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。

2、样机特性：
: o2 x% g* H5 L
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。
' c; }) V$ u! X& R& \* K4 @
2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：
7 U' r* ?1 p5 Z. x+ U# D! E6 P
* l* D/ g2 V4 S; y

2.3、整机参数：

4 a! J, ^$ m1 r8 z7 h

4 v" e/ ?) e# k, |2.4、保护功能测试：
, v; q- w6 {6 D; o+ h+ o7 C

2.5、工作环境：
$ B* L& ?& c: F- b

2.6、测试仪器：
" H- M  `) c: I" j/ Q

! J$ l6 t  V' }4 q. N' e, V3、样机结构信息：
* W. U% m$ t: @2 }
- s* L& m0 g0 `9 Q$ j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。
/ E1 f4 d* d% u; b. g( k, u
3 N, G8 y) y0 {% `8 E! q3.1、电路原理图及 BOM：
5 |1 z) Z: H9 ]4 B6 F
3 u8 |* ?9 o. J5 d' h& D3.1.1 原理图：
6 ?! B7 a% V) P
; `- Z- r" L0 o2 u1 ?" t

3.1.2、元器件清单：

0 e. q& b; p% R. g; L

# j, f1 H) I+ B( m& g! a3.1.3、PCB 布局&布线：
6 S6 F. a/ A. {; U5 \& [/ Y

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：


% K% Q" F2 j( q- U! _0 p. A/ G& c* r

3.2.2、规格参数：
; ]" W! L4 v# m& U7 ]* ]5 N. s5 Y5 ~
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
: u4 V" W' x: Z) I1 c& ?
9 P3 j# E8 R  G0 u3 C2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；

0 C2 C" T: W# \. `" |. Y4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
* R) ~& A+ U2 O, w
/ ^) q: K5 D$ r2 C5 t5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
! m) \" s6 _6 [2 {
3 s* s: ^" m; ~0 W6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
  w, V9 K/ c  w5 J2 f4 D+ k+ `
  A- {! ?5 v! A$ U  D: ]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）)；

! ~" [) l# m# F/ w5 y8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
& J+ ^2 e0 A3 [9 h; {1 Y1 ?
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

) L: G- b  m- U! L! Y' J& n3 H

  D  F- A( ~; o# j+ p5 q3.2.4、变压器结构图：

9 r6 Z. d8 v& Y; n- D  m

4、性能测评：
. f4 A: D3 ]* P7 ^. F, C
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。

4.1、输入特性：
3 n& a1 @. Q6 [4 [
2 P* ?: [2 X6 i% x1 ]* I4 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。

表 1 待机功耗

# V' z2 f6 |) r- l表 2 输出 100%负载下的输入特性
# o: l5 N2 l/ e5 p

8 r$ J+ \/ w: I( ^表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

: j9 L1 b0 D+ Z, g; D+ i% s

表 4 效率测试（PCB END）

- r2 a" }( L4 \+ A; J! K8 P

$ ^( v" b0 |! v1 H* Y表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
) g9 ~# m' T/ i' [7 S" F5 n1 T7 |

7 I6 z: r- B' }  R, ]! x4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

4.2.2、输出电压纹波：

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。
8 ]  q( k# m$ a

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

2 e, Y7 P. v- `# u* H5 s. @4 K+ K

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

) N! u7 a( G' h5 {/ Q" m4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。

# ?7 t$ X8 J) W# s2 R3 c( v5 B4.3.1、过流保护：
  b" s, e* p% f3 E. c7 f4 P

4.3.2、短路保护：

0 D3 }% j& k  O( O  U# @' f功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
# ~9 E! C2 c. S/ L+ k
) O% P& \. k" d5 r

% L" W+ ^4 m$ w5 k3 f$ u8 j
4.4、系统温升测试

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。
8 [5 l4 ]/ h+ u4 v$ S3 f

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
4 q% w" E6 R" [8 b& H  j- s+ O

# k& Q; \2 M' Q, z# A4.5、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)
, V; h( u8 {: g( x

0 y+ p( [" P: x0 t

AC90V 5ms

5 d& S) o- E1 ]8 K6 @9 o0 C

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

- H- W% g3 u6 |$ m0 x' W  E

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
+ F' Z* ?: E. Z5 R) n# `. C, t

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

  j! E! N8 [7 }: B7 x3 _6 e( V

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
, ^; I, l8 K# \0 }
( H2 q/ ^9 _- g' i

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

) l; q9 s2 N- s' J  K  Q- _4 x5、EMI 评估测试

测试条件：
) {& H; ^8 ?  E* c* w8 N
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
3 g% z0 ]2 |: o% }- ?6 g* t! j* g% x
输出负载用大功率电阻；

限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
5 p$ q' {2 W  ]) H

AC120V/60Hz 传导 L 相

! A- z5 w* n  x$ ~6 a

AC120V/60Hz 传导 N 相

  S+ P$ ]" v( m9 k$ ^5 {: I6 D: T9 O

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

. Y- s* b! W9 }  v- k

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试