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

; Y0 F  V  a+ x5 s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。

% V; f$ ]+ N2 \& d9 [" I- S0 D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。
7 `% d' [: W  M( [
3 E0 e9 D4 R  K7 ]0 O1、样机介绍：

  J2 ^9 g& [; g* O6 ?* p& m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。

) @% Z6 H( A- \- w' R( X

+ I: r' }" Y4 F" O- [5 B

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片
: g% t/ M. o5 M
0 \& O. o- j8 }; C" BCR5149TJ 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。
3 e$ m: T- O0 ~1 H
7 F+ A9 z9 `5 Z" W* t) ?特性

* A; C: G) Q4 J! i2 D$ v: W" q# P● 较低的启动电流 (大约3μA)
( S0 E2 d$ e# A: f1 O9 v1 n& u
& U9 b7 e% M# d" p* b● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准
8 Y! A6 Z0 v3 f
' F9 l- A  h9 W; S( E) {2 }● ‍内置软启动减少MOSFET应力
! T' e' z) O& h. U$ L& A
● 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
' X, Y( A( \8 T" Z$ W$ J4 r2 J8 y
● 轻载降低工作频率
/ t; e# |; v6 x% s( b$ b! K
● VDD宽工作范围
6 Q" Q( O1 |' Y, V4 Y8 [
; ]6 g" x: q" |$ _- r● VDD过压保护功能
* Z# f$ @) V# |
6 `! a9 `# ^* m● 内置前沿消隐电路

● 逐周期过流保护
. e* t, i& T& ]! `, V
0 d+ A: H: U; L8 ^* k4 n- s! b● 内置过温保护
. P$ y- I7 |0 E7 s0 I  B1 J
● 过载保护

● DIP-8L绿色封装

$ \! i0 D0 ?$ y5 u( H% c, l基本应用

● 电源适配器
* ?  e- p5 N* @0 @2 b% [8 H& Q
● 机顶盒电源

● 充电器
- |* Y% y: V0 }$ r: z; p
: o9 g2 Y8 u9 ~  e3 E● 存储设备电源
" j. {$ H7 O( @$ j
典型应用
. t  L6 K7 z- }/ w2 E6 E
' ^- s& \  H( |  G

. u; k: A- S! a管脚排列
8 S  j! n; `  b7 Z# l: O

管脚描述
- h. b$ a( ]2 Q9 @- W

  \) E$ b- x/ F
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。

1 }9 N* i5 b8 _9 x$ l4 H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。

1 s6 L- r- j7 i# y" `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。
8 Q6 o. g$ M6 w  A
2、样机特性：

/ U2 S$ o% E/ y9 M+ u/ n/ r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。
" M- W* O& G( i# d. p6 [
  s% f' ?& C# N! {6 z7 O2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：
6 K. a. t6 z! Y
. @! C+ Q- f2 \0 \

6 r% B% ?( Q# o! L2 n2.3、整机参数：
5 _; W' |7 [) u2 ^/ L! z" J( a7 H4 \1 x
$ w% u+ l& u( r0 i0 i) y3 `6 C

7 R# ^) G1 m& K6 r# f3 D2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：
# F8 t/ O4 p; [5 v

2.6、测试仪器：
: I' q- z1 z; }$ u8 [0 L# |
/ u/ F* S% m; V3 x2 U2 H# `

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。

, j6 b  c- N* a3.1、电路原理图及 BOM：
: E/ k7 ^3 _& [. V4 \9 t% d, c7 S
3.1.1 原理图：
& w! v0 b& ]9 W2 j. E
" }. A5 _. _: g. L

- v: A0 b' g% Y' r3.1.2、元器件清单：
' p; @: t! r2 B! N+ ]

) ~, e: O; F$ r" y  g3.1.3、PCB 布局&布线：

7 R  _* w5 E% e5 j

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

$ I" N2 \# U3 s1 U- z& _3 m3.2.1、电路示意图：

- B- W" n$ r  _. Z8 H! f( ]8 W

3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
! s# V% i2 Q3 s* A4 _6 b
/ m: @0 P( M$ W/ z2）材质：TDK PC40 或同等材质；
! |. z7 M6 o5 I' \6 g% z
3）N1、N2: 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
  z4 L/ a8 [) ]3 u
3 N, q6 \7 m+ G' X! y+ L- p5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
, ~: I6 I$ y4 Z
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

6 m$ c/ N9 p, d  s7）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）)；
, F9 U0 p3 \( C% A9 f  }, s) s& K
  Y4 x1 j1 h/ I6 K8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
% h% T4 g: }7 C0 s7 H  p
; o. o. X0 w) n" K: C# m9）成品要求:浸凡立水；

0 t. c7 x) B5 G5 @/ d3 a3.2.3、变压器参数:
" h0 V$ P% Y; l: w  E& x% l4 |

3.2.4、变压器结构图：
6 s( T5 g; P/ h5 ~

4、性能测评：
! D  X7 d3 S) [# b+ N: W& I
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。
3 r" W! q: Y8 M3 t9 _
6 h8 W2 u% k! _' Y6 {4.1、输入特性：
* D6 ]2 p+ ?4 T+ E  j
) o- s% u- [' S4 x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。
  p! S- Y2 z, d$ {. E3 {" G# M
1 k( |4 u# i; ^# k2 X# D; E* I表 1 待机功耗

7 p" P$ a* L- |3 v% K3 s2 v- E

2 v5 Z8 B) w2 G" z* y表 2 输出 100%负载下的输入特性
6 y: u: q5 S- _' g

- k0 F- G& M% c& F0 k9 _7 \2 I, a表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

表 4 效率测试（PCB END）
. E' y* f3 `, m  |% G

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
% X5 f% Y. s8 V$ l2 I" `
" [! \# _0 m+ J

4.2、输出特性：
/ z7 g0 {5 Z" \7 [
9 _# U1 q) }# ]# d9 i, B4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

# T+ x0 ]. ^- Z4 |0 P" B* b& \7 r4.2.2、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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

4 I+ ~- S) H) S2 G8 n

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

. Q+ n; i# r" @7 d  i3 y8 H3 e

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
0 p2 }$ A0 k% Y/ O# D* \
5 }3 s  M; \. Z1 X9 c( v7 @( d" B以下涉及过流保护、短路保护的测试。
( [8 q; M: j# x5 w! [! @0 t, ]
4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
) t8 y$ Z7 f- d6 N, L
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
( a* K6 ?  e4 P. j1 A
2 s1 ]+ i" W7 \+ P* h# F% f3 k

0 p# n7 \4 `: Z: @8 L+ W4.4、系统温升测试
' B, O" F1 {: y9 Y
' m. O' Z2 b3 H" P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。

6 E9 j* E% I, l- }8 \

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

: Z( P3 x" r7 }6 V6 \5 T* J7 H

+ ?* t, H4 Y' {2 T6 P( w! i/ Q4.5、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)
0 K6 F3 x7 H: ~- J

1 N1 w- v$ J& f4 m6 C

AC90V 5ms

/ G) P. }# R' C' Y8 z

AC90V 10ms

7 ~+ v5 _' I4 m& [* W

AC264V 5ms

- f! [  M& N9 S0 W- f3 s3 z

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
4 y3 m6 ?1 w+ ]1 ]* B8 |! e
& t5 i8 H+ Y+ g, }

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

7 O) T1 z! r6 |* K0 S/ x8 s4.7、其它重要波形测试：
& s- t; Y9 R/ b9 B3 v/ A; Z/ C
$ X) D7 z8 j6 z$ d- M. mDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

6 O+ Y" X8 k/ F6 ~! [, h6 e

AC90/60Hz，100% load

3 r+ Z8 z8 ?5 F. I4 c1 t% l

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

8 O, P/ ^* a' W7 l

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

" \3 V, u- H" D

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

8 p) D; R, _# c$ P6 b$ u5、EMI 评估测试
  k5 {) {. p: C8 ]; x9 [/ ?: A0 u
测试条件：
7 f3 C8 B7 H7 h. T! G& h
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
: U( ?: s( E$ z! K
输出负载用大功率电阻；
8 b" g' O( e, g  t. m
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

) }0 u4 `  U( i4 h6 C( b% f- N

AC120V/60Hz 传导 L 相

' _- K1 G  w4 `/ s2 L" U

AC120V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

2 k& j0 B( ~0 u# S8 [

AC230V/50Hz 传导 N 相

; I& {  E, ^# h0 D& ]

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试