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

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6 n# P2 @" k4 ~; [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。

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。

1、样机介绍：

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。
9 U8 ^+ f* Z' Q
& r* x, j; I1 X" p6 x) S

7 W( V# D8 \5 P% h) t% P' a8 a

- P. s/ d0 H- d' ?

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片
2 ?3 j( S  G8 E
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。
8 f! ^, C% B# @+ V5 o
特性
' S% p6 N1 b4 h+ R& T  J- ]
● 较低的启动电流 (大约3μA)
3 c3 ^, B( U8 u2 s0 C
3 G1 ?, \- E6 s  z$ Y/ ?) w● 全电压范围待机低于75mW
/ ~# l3 I9 m3 [# C( X
● 满足六级能效标准
( k- }$ t3 y3 t- h5 X$ F% p7 z- T
# Y. w' w2 a0 z# H# T7 f8 v! |& r$ J● ‍内置软启动减少MOSFET应力

4 K) {# r. o9 f: h  L● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
, z, }+ q, X# U5 t! g
5 w9 M7 o/ T0 y% {0 {● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率
( ~  k" Q, [* n  [
, ?; z7 B' L* P# p● 轻载降低工作频率
$ H" b! T3 G- `+ c9 v. m
4 U( G8 h7 |0 a) I● VDD宽工作范围

; p+ N; W. X# Z/ F● VDD过压保护功能
" ]9 x5 o$ n5 u; H1 Y8 [
● 内置前沿消隐电路
+ D( n  z! t: w$ U; ?. _1 t
1 E( F/ V! B$ v● 逐周期过流保护

1 j# w8 g& r# `" O9 H0 h● 内置过温保护

● 过载保护
$ N3 S. K: `1 P( {# y8 V
/ [4 d; F6 U& |& Y" x● DIP-8L绿色封装
- _+ f( e3 _1 b8 q9 Z8 D
基本应用

● 电源适配器

● 机顶盒电源

4 o/ E4 j6 m. ], I● 充电器

# n8 X5 \! d& H5 j( r5 j, n1 w● 存储设备电源
  b! A- N, a% }2 L) i/ g5 Y( H
典型应用

( S9 a$ u2 Q& {9 d) _2 L

管脚排列
( i2 L; h: l9 Y! G( j

管脚描述
) O. v' Y# o& h( X
: Y+ c7 I/ }* c* D9 d: y

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。
- C. {4 t/ L2 m
3 d2 B# T/ J8 L4 Y; P" k5 O; M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 D& m" |" ~3 y9 ^3 B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。

; T6 j/ r. h( X; H2、样机特性：

; K9 w7 @( c5 B% ^6 s( A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：

( t( k  h7 j0 F, C8 u3 i+ x7 G2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：
9 c! y- E0 e1 v

0 [/ i' d6 T& Y8 f7 ^+ i$ J7 @2.4、保护功能测试：

- [+ v( o/ z; a  p& r8 Z

2.5、工作环境：
5 l. T0 L# U# @# n
1 q9 j. \2 U) R/ ^

2.6、测试仪器：

0 q5 Q1 i# y( Q% r$ F" `, b

, ^/ U/ C7 Q9 @  {, z6 ?$ M% s3、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。

4 U  `: E8 b* c! z3.1、电路原理图及 BOM：
4 W( u; m2 @  y0 C; O" T
3.1.1 原理图：
" P( A1 S( ]8 b
3 ?3 E& V7 |" h1 q

0 B! q4 H& P+ p, M5 O3.1.2、元器件清单：
$ f/ x; i# _$ D( U' j/ n
+ f2 N7 C8 ]: F

2 B5 C/ }3 n6 C; K. n: C3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

: h, N9 r, ], D; G6 }' E% H1 N

PCB 底层布局

! R) |+ d. n/ c% k4 b! P& T

PCB 底层布线

: z" c7 J, @4 d& ~& m0 }: P& w3.2、变压器绕制工艺：
) z( R) |) c5 i4 Q1 m0 T
% |( V! Z2 O3 E: m4 `0 w3.2.1、电路示意图：

3.2.2、规格参数：
6 k. z" X7 R( z: M( l0 a- |
2 u( q4 [5 R0 Q/ Z# b: u1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
! z. a# [; x" N7 w
# w  _$ T0 x4 c5 [6 }; Y" T5 E2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 {7 z. H$ x& C# {+ U0 L- r
) }2 [' B" w' x+ L8 x3 a3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
- P! F" ^' Q1 W$ G0 f
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
+ A9 F0 `8 F; j+ d3 T: `! T
+ Z; T+ {# P# P0 Y, u5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

, z  l7 ~- ^8 X5 d+ K; i: ?0 u. U6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

1 b9 e0 d/ W) u/ ^) K7）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）)；
; b6 `$ ~: s! |* g2 u
' C; s- G, F5 @5 [- B6 c* T! m8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
8 l. {4 K) r" y; I0 ~- [
9）成品要求:浸凡立水；
  {+ ~9 y6 z* K5 x+ |! H
% t0 z! k3 I7 X3 [3.2.3、变压器参数:
; h4 g0 M# _' l) ]0 v
, t" E  r+ }& p

3.2.4、变压器结构图：

7 n9 N$ y: I- X2 g& o( d) F% c

4、性能测评：
! j1 g; x% A4 G9 f8 [( Z( }
4 G* q  ]* _- f! {7 M6 y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: |$ g# ^/ ~
3 Q+ q9 f5 x4 h4 J4.1、输入特性：

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  f+ M4 b" V表 1 待机功耗
* }# N7 P% e- i( Y5 e4 x/ T
/ b! ^) g$ I8 [2 A% ]1 `3 x

表 2 输出 100%负载下的输入特性
2 s: |0 s. O; b) o
: m: I* V) t8 @0 J- d

* c" M9 ?& p9 B: v$ T表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
0 g- P' T" g' Q. K9 Z

8 W& t5 F+ Q5 t, m/ a2 o表 4 效率测试（PCB END）

8 `6 O; |& T4 J

8 H' A! i* j+ u  ^1 F6 k表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
, m* X! a3 C; E3 D3 Y

4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
& p1 n3 a0 A5 a. v" A* f2 U
2 _+ ^2 x% k' ?* _  I, C

, F5 C! ^, ~, }* @7 v4.2.2、输出电压纹波：
% ]. s1 c0 `1 \1 D5 X& ^6 Z% d. c5 v
1 T' u" I' T5 d. h2 Y9 ?: [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。
( G6 e9 n, l. n( i

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

* G4 e1 t. Z" o! s7 I

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

8 s# ]+ o, j6 K: P% [. ]$ u4 ]

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

4 A5 e- S2 R: c! r

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

/ t/ J+ J: n2 J- Z* M* |4.3、保护功能：
2 G3 d7 [. w$ F& r5 k9 m3 v
5 D  R9 r" X) Q) J以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
% i- H8 A; b. `$ k* m5 v' q
, h/ G( I- W1 K* K. x$ i6 D" P+ V功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
- i% b& ~+ U, i& f# u2 R
! G0 D8 x( }, I6 F7 t

5 t2 X" n0 z4 A) l0 l8 c
4.4、系统温升测试
0 t0 X8 r, ^$ g9 ^5 \
$ n1 N9 p: d* g3 ~) h# `6 `( p  d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。

. Z3 t6 s) {* B* N) p

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
) X; o0 w7 P+ c' y! n' R

4.5、动态测试：
3 n* n$ u1 H: K/ N5 o& b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)
' I: i/ I" f8 w1 c

AC90V 5ms

; Y# b( i8 D# \/ x, c

AC90V 10ms

AC264V 5ms

9 |( B9 |9 }) }6 Y) O

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
' I9 s: f) i: r, A
6 b0 L% _' Q0 C7 `1 g

% h& K9 _& e% F, q' n5 R9 C

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

" v* U6 f' p$ C  R+ m4 x+ u. K

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

6 {( a* w, j8 e* {4.7、其它重要波形测试：

0 N0 Y0 n4 U8 X# W" NDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
- ]# U3 `3 z5 _  p5 I# m6 N

AC90/60Hz，100% load

5 ]7 H0 j# C. a" C: V8 L7 D" a8 }* M

AC115/60Hz，100% load

1 U+ |- N6 ], C

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
9 X" a5 x. j) `# N$ ^! S, V

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

5、EMI 评估测试

  ~, U; j) H* w% ~5 S8 Y测试条件：

5 r2 {; Y* A' [: A- I. G输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

4 X# }& L* J+ ?& k输出负载用大功率电阻；

; N5 {2 J7 D. z# a限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

' M" p! |3 N# X/ a6 V: T

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

+ L% o. N2 Z4 O  T# F! r1 l) M

AC230V/50Hz 传导 N 相

' {" A& G0 K$ O" H

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试