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

+ _+ W  x9 [& B1 W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。

, q% |/ g% p$ O- d1、样机介绍：
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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。
' y" P) M4 C& q& i& I' S* b
% I0 _3 ~: m. X. Z5 N8 Z- X

& c; t0 D+ m$ j# c7 k

: b- `4 y* ?3 [( c$ }& R

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

+ {9 T2 l! C8 e$ R! V- h+ ZCR5149TJ芯片
3 h! B5 g# Z; t. p6 Q
& i( Q# w! u( P$ Z& y1 k- 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。
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特性

● 较低的启动电流 (大约3μA)

● 全电压范围待机低于75mW
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● 满足六级能效标准
) ]6 ^; a. e: ]5 A7 ?! t
● ‍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
) H* w. v! P5 l7 u/ R
● 内置65kHz开关频率

● 轻载降低工作频率

● VDD宽工作范围

; ~* U% i3 b) ^& C5 ^8 k● VDD过压保护功能

● 内置前沿消隐电路
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● 逐周期过流保护

● 内置过温保护
+ R. ?8 g2 z& D% }
" n4 d- J" i1 ?( C) z5 D● 过载保护

● DIP-8L绿色封装

基本应用
5 i0 I# U- b" a- R% J8 y% v
● 电源适配器

● 机顶盒电源
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● 充电器
: G! o  p3 _9 R6 f( Y
● 存储设备电源

典型应用
6 _% b' c; v2 a- R# _- F
- Q0 [5 t/ f( K, W8 W1 \7 @2 f

6 l2 h' E+ }4 X. q' H管脚排列
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管脚描述

0 a/ _9 ?3 y8 x8 L4 j# @; I

5 A' P/ k5 h' y  J( |, i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。

4 ]1 M2 o5 k8 F+ r4 `2 e% 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。
  n& Z! {5 }! s) W( [# G; p
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。
4 `# s1 S, C7 g$ i! F) q8 ^; Z
" i( d4 o( K: j& @7 z. q: |* S2、样机特性：

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：

2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

" [9 ^5 {5 f, g) w1 d3 `7 b

2.5、工作环境：

% ?( ~% t- A3 V" l9 [3 C

2.6、测试仪器：

( f7 k8 O9 q% Y& e

1 y9 I" C: z8 ?9 Q  [. i1 K3、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。

# B5 m# `5 G- L0 r- }% M, V2 k& s3.1、电路原理图及 BOM：
" b7 e  G( _3 e# g4 P; F
3.1.1 原理图：
3 P3 K; d+ y/ O$ k

3.1.2、元器件清单：
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$ A6 J% D4 i) m6 k

3.1.3、PCB 布局&布线：

1 t3 r( o: m" `; H

PCB 顶层布局

" d3 D' w- Q' b; z3 y5 A# k1 v

PCB 底层布局

PCB 底层布线

8 v& Z$ V; p5 F3 S  m3.2、变压器绕制工艺：
0 c* o1 k5 H- r" \( m
3.2.1、电路示意图：
6 Y& r1 P7 E: \. \0 @2 N

3.2.2、规格参数：

6 j: w( T. v% c: k; j6 a; i1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

8 H9 ~  D% D- @. D2 S2）材质：TDK PC40 或同等材质；

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
- b; J4 d6 P" [5 I  j: a* O
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

/ w% _3 A6 S# L2 d/ u1 ^6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

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）)；
* \5 d/ F' o0 i4 I% n' U
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
' U' I7 y1 S! |7 a/ Q' w, z- X
9）成品要求:浸凡立水；
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& O# [0 q& M9 F  B, k/ ]* \) ?3.2.3、变压器参数:

/ r& ]  M3 a1 d

* }0 M. @6 E/ l. b4 G1 U! m! J" v3.2.4、变压器结构图：

& H$ P# @9 Q9 X: I3 ]% e3 K3 F& a* I

4、性能测评：
3 z5 ^7 I2 }8 d3 w
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。
" e1 K: Y) S3 I
4.1、输入特性：
! e4 v$ Z" d- d0 C$ Y
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。

) h  y; h% ^) c' N& W! g6 n+ @0 a表 1 待机功耗

; x+ D; ~4 R2 i. V

# v) _! F- B6 C# E8 n表 2 输出 100%负载下的输入特性
' \( E8 N  V; r* c7 h3 n

# ?8 T; E* n5 Y+ Q: o" a表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
" z2 f8 [* h7 q' T

表 4 效率测试（PCB END）
5 Z  Z+ ~& C0 N' B$ o1 M

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

- ?  Q) a. C" }5 W( l7 J: f9 C! \( K$ @4.2、输出特性：

, P% G8 Y5 Z' D: X0 U* ?# h# J4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
3 R0 l* F, g' o1 Y0 _

4.2.2、输出电压纹波：
$ s# f# Q4 Q5 v
/ h0 U3 {8 h) M' @: k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

2 T% @6 @' ^) [$ ?! G( Y

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

" j/ j: c7 C0 r7 g" w; i$ V4.3、保护功能：
5 m0 @- o7 {* n! F: c6 P. D. q2 w& q
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4 \3 A" k* m5 B* h2 _4.3.1、过流保护：

9 r; H2 v, o9 `5 h2 t

4.3.2、短路保护：
4 j6 W7 _- L/ R
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
4 g8 B/ w5 I8 b9 e
: |; C+ i+ K. b" H- r: S

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。

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

4.5、动态测试：
9 u1 Y3 x& G$ Y4 t4 P0 p. M/ q: y2 |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)

5 ]! v* ~$ t. G# I0 `( C0 @

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

+ G  T$ K& ]+ y7 g* x

AC264V 10ms

6 s) o# D- I4 h4.6、系统延时时间测试：

8 h4 g8 X9 t; F2 A* H

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

' E7 t7 h- {( c/ _/ L3 g

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
1 X4 o% [0 x* a& x8 t4 b- v
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
+ I# ]2 \( j1 l( e" D0 {, Q- C# x

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

8 C' A$ j1 W; c( C$ R- ^( `8 w. w' m# g

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

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

8 _- A* k% K; p$ f6 m! m7 w7 M! ^5、EMI 评估测试
- n( q: v3 J5 _& E* G- d
! l" A6 [" x: p+ }测试条件：

5 a$ u# g; X: y+ @输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

输出负载用大功率电阻；
( y0 |/ G; A! ]3 Z; L
8 t8 {) @% s. i- ]2 c限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

3 z4 H: H5 \- s' Y1 K* z

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

' E; |- H2 a3 _1 s- h/ Y0 A( m# S; |

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

5 f; I6 @7 W* i+ k