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

% X: d# P. k8 Q7 A6 w" p2 R* E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。
: D/ h8 ^: T5 g+ s" Q# h7 W7 h
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：
! v" [( g0 t/ N" f
  z% j% R* O- j% d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。

$ x' m1 J. C4 f9 R6 s% d0 p

% S$ h& i  }1 \6 E& J% T

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片
, l. ?' b* k, j
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。

特性
8 S' o1 u" z# d$ u. z$ J$ j
5 S! K5 U$ _5 y● 较低的启动电流 (大约3μA)
0 l+ s8 n5 w! W; P8 a
7 k" m6 e1 R' l7 G8 V● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准

1 b% [5 _* M2 x. m' X5 `● ‍内置软启动减少MOSFET应力
4 ^7 e1 f& m0 h; V
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
  z# E+ w5 n( R
/ k3 ], e* u- q# X● 内建频率抖动功能，降低EMI
* Q, j9 ]8 l) p( c# _
+ x  m5 K8 \+ `( @  r$ v5 G5 @1 O# P● 内置65kHz开关频率

3 F/ ~; t0 e4 Q# I- S$ w● 轻载降低工作频率

● VDD宽工作范围

● VDD过压保护功能
: X8 B$ o/ N( U7 f* A" Z. C; e
● 内置前沿消隐电路

) b7 Q/ }/ G& e8 v% o- F● 逐周期过流保护
! i7 m. P5 f7 |+ z0 x! \; D) I
' N1 o* X) |+ d# x/ {! r( ^● 内置过温保护

● 过载保护

1 H2 |0 h" O! Y● DIP-8L绿色封装

& N# ]' W5 }: x# {/ Z基本应用

& Z: x, }" U, E/ t/ }● 电源适配器

. H6 k4 c, p- z8 s" Y● 机顶盒电源
0 W% Y6 [7 u7 h( T6 P! ^7 L7 F
● 充电器

+ m( A# h8 R. o+ O7 u● 存储设备电源
# P8 s7 Q6 s8 e4 f
8 R, y0 ^. M& m7 C- G  c典型应用

/ \& \! @# Y. a) t

管脚排列

管脚描述

5 Y+ ~. k  w! J5 i' w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。
0 |8 E' u) o" j$ ^! ^+ l0 q5 ~/ A
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。
9 f: E: C* e/ ?
8 L9 I8 w, R0 N* _* g% ~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。
) k5 {* `/ @! P! q: E
2、样机特性：

) I# h' P; ~) z* M8 @; _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。

  v+ S  J/ O  y" ^% K" e, R# ~! x2.1、输入特性：
* H0 |, Q7 e, B* C; Y$ F

% k+ |* N: ]5 s: n& f2 @8 l" B2.2、输出特性(PCB END)：
/ q+ y7 H2 e4 j. _6 e% x: ?9 ^

2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：

& E. {, L# h; s# H

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

3、样机结构信息：
2 C. [/ n+ X* `! [, v! X
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。

) E  t6 @1 U$ I+ X- s3.1、电路原理图及 BOM：

! _1 B) s" p0 o9 }* H, J# K3.1.1 原理图：

/ o3 f4 G7 k' ~# B

( x- T- K3 Q5 Z* G" \3 A; N( a3.1.2、元器件清单：
0 t2 U. w  L9 F; U% H; y; q7 r/ V

  q. ]. o9 ?5 T) @; l! L* F- r3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

# j3 Q) Y6 y4 U: t( I1 g3 I% `3.2.1、电路示意图：
$ ~5 J! V3 j0 X0 P
1 X; e+ ]; d$ _2 n
5 z" u& _! |0 ~0 Z

3.2.2、规格参数：
. k5 x! P5 K2 F9 W: S5 {) |
. E# }. `) e9 G+ }. I. B1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

; M( N/ S! Y3 K+ V* x( D2）材质：TDK PC40 或同等材质；
0 v* C; |0 [* X. A+ T
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
' m0 y' I  @7 u9 o& I: e- N5 w
; _/ i) E4 h  ~9 _" |: L9 F! }" G" N4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
/ e: \! g6 n1 t5 \
2 v! _" b4 s; @- P0 n) b& Z5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
  L5 o6 H9 c2 j9 |; F4 r7 B8 j  Q
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）)；

8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；
" [5 G% N/ U3 a& R) C* Y# q% K
3.2.3、变压器参数:
8 X# M$ E  H# ]" C5 w$ _
  P8 y- @& }6 j; h, u- C

+ b8 {8 R1 e# p  u0 b; K" \3.2.4、变压器结构图：
" N% `6 o9 \3 {# O% I

4、性能测评：

* C) z* o7 D1 z7 g8 J4 ]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。

" w9 k- f0 X1 ]( \4.1、输入特性：
' d* ?. u7 f, X4 ^9 y  S* J6 o$ c
: ?  \; D. Y4 n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。
7 h- c/ p0 Q) t- a/ A5 {) ?' c/ e
! y" L6 t( _( g# |7 e1 ?  p表 1 待机功耗

表 2 输出 100%负载下的输入特性

表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

  ], c) f3 l  L5 v

表 4 效率测试（PCB END）

! b: d+ w$ [) Q, g# O表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

- u, c9 r/ [2 Q  C/ g4 o# S

" \  y: I& ]" e" o2 t6 ^4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
4 U% ?5 P$ D8 e. y2 v# }

4.2.2、输出电压纹波：

# Q2 v( f2 |/ I. m$ y1 Z- A5 f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

# b/ J: k) c4 P4 X( k- a

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

' `: F; |% @; C6 n2 x& b; q5 ~9 ~

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

' _, o+ e( y6 Z6 i; j, W

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

4.3、保护功能：

( x0 p  I  O/ ?/ K以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
% G& j4 X' f, z3 o) G
1 d$ ^( Y# {& h+ g$ ~- p9 l

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
& T8 c3 V) ]- C8 \: z9 }* W
# [( e1 b) z" y7 i: V

4 \* t! G/ |* b3 y3 I4.4、系统温升测试
- N6 R; c5 [9 P% ^2 P0 x3 I
% z6 @) E4 y" l5 t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 U; |/ e- {1 c9 P9 l6 F/ @

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

- k1 R6 H% B  G/ w; R' C

4.5、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)

AC90V 5ms

/ Y3 H5 `5 }. _8 J$ x1 B

AC90V 10ms

AC264V 5ms

) |! U6 }! {: b( s' ^; k6 u' e

AC264V 10ms

/ W3 r6 e. A, _2 N- F4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

3 q! F7 k1 _) N0 F

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
$ Y2 P8 a: z4 C2 \* b! b8 L
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
1 ~/ C9 _/ [9 r( Q% v+ t" X
6 W+ @  j5 |. m* s& o4 j1 h8 E

AC90/60Hz，100% load

8 x9 Y& ?! R4 {# {5 v0 I! K) m

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

) ?" _' ]4 ~+ C$ z

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
9 i' S, q; w8 w
& D% X9 \% h, L2 b" j

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

" p/ P1 z" W  P* n# {! p$ g

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

- K4 e) e$ D) e7 u7 ]5、EMI 评估测试

测试条件：

输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

& g8 o! \/ y- w9 U2 C  i9 y; _输出负载用大功率电阻；
$ C+ q, e# ~# U2 z
$ t  P+ M" S" `# y7 \5 K限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
& b, Z6 Z5 I8 s5 u8 L* l

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

7 X% U: h3 A3 E3 n

AC230V/50Hz 传导 L 相

. x0 G1 k1 V! |/ M0 S

AC230V/50Hz 传导 N 相

' g. y7 W5 S: G8 i: M/ D. E

AC115V/60Hz 辐射测试

. d. i/ ^" K, S6 B+ u& z) M

AC230V/50Hz 辐射测试