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

2 N/ w/ g+ B+ Z6 U+ T4 n
$ a9 v! L3 i4 I5 [- }4 A5 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。
) e( o4 |8 @; a5 U2 @
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：
6 a  ~" q0 B; Q$ ^
0 `% \; i4 b6 G1 a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。

$ r: x2 B" W9 U& D5 |$ W

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片
7 h7 ^7 p8 E3 G1 r
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。
' S% d* E5 J( [7 k
特性

● 较低的启动电流 (大约3μA)

● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准
0 J# \. x) G/ J, }  ]
● ‍内置软启动减少MOSFET应力

" @, F3 `% F( K0 X- e9 w; t2 c● 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
0 }9 G% {% d- D
● 轻载降低工作频率
8 A1 g# P1 b! e
● VDD宽工作范围

● VDD过压保护功能

5 v4 L/ I. `6 F) x& @) K# A( G● 内置前沿消隐电路

● 逐周期过流保护

0 d7 y4 C- Q. O- ]2 I● 内置过温保护
$ O4 n9 W, U+ D% J, }  }0 J
● 过载保护

● DIP-8L绿色封装

& O3 p& {( y9 j# L% e9 v, n基本应用

* `1 F! R1 R& `* E: g/ h3 {+ o/ }+ C● 电源适配器

● 机顶盒电源
5 s8 z2 E" L1 D/ B0 t
● 充电器
+ z" D: g: P% h5 m- n: l
1 l+ ?8 ^6 t  J3 L● 存储设备电源

" b& G, _' h# M- L典型应用

3 o' g: l+ b% X- V" {* |管脚排列

管脚描述
: K; J7 `* G3 t4 g0 w$ P

& e9 F  h! I; f& E8 O% p4 m% e* ]
7 O3 e) ^* ~  v# S& b& 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。

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。
% Y9 z+ R" P0 Q' p4 n  D
: S( U6 Z! y1 o. l- I2、样机特性：

1 r& o3 Y  n8 c5 _* t4 w# ~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：
1 M7 E9 E1 R; ?

6 m' M4 u' l0 a2 X0 Y4 r2.2、输出特性(PCB END)：
- _! q4 s' i' X# C

2.3、整机参数：

3 }, `: L6 G0 L( o' T) L& N* f2.4、保护功能测试：

. }6 P! S. J  S$ w5 W9 v2.5、工作环境：
' {, d4 Z0 h' C. a
( i  C; W, f/ P1 N: j% S

2.6、测试仪器：
  s2 R3 v2 t0 U7 m8 H0 B  q

# }& N4 w  K* u4 A9 U% q( q* T3、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。

3.1、电路原理图及 BOM：
: x5 Q7 _: m, N1 s! E! h6 |) s
3.1.1 原理图：
& t/ |# }: [: \% o
: R+ o% M9 N) k& e7 O, p4 q

! Q8 _7 E2 D' w+ [  |; ^3.1.2、元器件清单：
! @) a1 w( [- o5 }2 k+ O# k2 J

3.1.3、PCB 布局&布线：
2 \/ P) Q* R$ }

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
; O) W' e% |+ k! H. E
) k+ `7 V' D7 k' G3.2.1、电路示意图：
" i% f; ]& D- o

( c) R1 j! [& r" E

3.2.2、规格参数：
0 i1 r& Q0 y% v, E5 p. V# p
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
/ e) U$ d% v5 H% q. W4 m5 b0 |6 w
4 d4 t" [; K6 q8 |4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地

5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

0 R9 l) w( l$ k; |5 a! p0 G6 @6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
. [) |2 @# W+ e0 b9 M+ q9 A
' P5 s' m3 J7 D; N" N9 }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；

3.2.3、变压器参数:
* t2 j9 T( G( \; i! N  W
/ P& ?: y' j( k; _6 p

3.2.4、变压器结构图：

* f/ l' S  f2 K* w( g7 |

4、性能测评：
6 d  u# F% h( D
4 r6 f( N/ e4 ]7 m1 ]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。

8 T; a3 q; t$ X% I, S# M, W/ u4.1、输入特性：
2 u% B3 [: u* k5 I2 K% z
% H- g2 X' {3 Q# {5 }% D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。

) m9 r8 I8 a/ h; j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）

/ ^8 g/ B+ h% d& G表 4 效率测试（PCB END）

0 B9 D8 V( k* q# f! Z  M, n' l3 @2 v

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

! R3 a6 [2 e6 E

4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

; D( f0 q* f2 Y: ^

4.2.2、输出电压纹波：

% @5 A7 L2 d. i4 J1 S2 b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。

2 y: a: Y2 {4 z2 U

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

) B! [) [8 U& @6 w9 ?6 b* f2 T

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
3 k) b8 U/ I$ y9 b" G
. p* t+ x- h( i6 I以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
  T& G5 ^* D. j. a2 `
9 k4 T- h: ]- J: @  j

. ~7 N5 R, d3 u& D3 L4.3.2、短路保护：

功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

+ d/ @8 }' t( O+ y" ?% p3 n

4.4、系统温升测试
0 l( k7 e9 E; A0 i
+ \( w  F5 W0 J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。
) C- v( \& h' I4 r/ x6 T& K

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
  c: M( X' d8 F  s
7 f; o; J2 v# j( |, e

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)
7 F* c; y5 J" F$ z+ r1 f
! a2 X/ G; T* E8 p- _7 J. K) s

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

6 H1 W1 K2 r- c, j* l- Y

AC264V 10ms

- @% j4 I& c  W3 E7 q) y4.6、系统延时时间测试：
1 \& G0 e! p2 r6 U; x6 h

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

; z6 b" V2 E& N' n

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

1 ^0 d. \3 x* g

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
( g, k3 `9 g- W
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

4 Y7 g% t$ ]; Y1 W

AC230/50Hz，100% Load

/ G! p% y, X* i0 [& W2 o7 q

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

: J& t8 O# ^, k8 a

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

/ m+ z, h/ g: r, B4 F1 \0 m5、EMI 评估测试

测试条件：
" U  {  P( {' Y" S0 N% v8 P/ |
& m- |2 K5 N6 _0 f% Q输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
6 D8 f0 X- G! ?" a8 B7 Y& e( @# n
( G4 p' K3 G9 @/ r8 Z2 u输出负载用大功率电阻；
6 B4 h5 t/ s3 ~$ y  h
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

& `  ^$ i7 Q" v! y/ F5 X5 [3 T& c( ~0 R

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

1 l8 e/ N5 N+ C- y0 w- W

AC230V/50Hz 传导 L 相

0 B7 `" F' F( F8 m, p# N2 K

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

" m8 F; g0 Z/ F' ~* B