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

( L9 L  i, k" u& w# I) k* ?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。
# R" s5 c9 d, k  n, h$ i  z
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。
. I- _( S8 C8 q
1、样机介绍：

$ ?# T9 k8 ~6 J2 j0 w$ \0 y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。
0 t. L7 G* V: n( d
0 `  J: W  t# j+ J4 t+ e4 f. H

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

% h& c# H. D: h5 P- C7 O$ P! bCR5149TJ芯片

) c- M* U. u0 M7 f- XCR5149TJ 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。

' S3 V& g3 D) f/ f$ y' k$ p特性

● 较低的启动电流 (大约3μA)
' x9 [8 n6 ^& }4 B9 w6 ?$ K7 f% H
● 全电压范围待机低于75mW
3 Y0 @2 z+ B5 x2 C- h1 l
  F6 _: X+ B4 Y- t9 J0 z0 S! Q● 满足六级能效标准

& k% g2 g; M+ K1 u$ F$ N4 S● ‍内置软启动减少MOSFET应力
* F& X) Z8 T! Z1 r# g+ c
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡

& L% g- t  v  j' p● 内建频率抖动功能，降低EMI
3 q- U$ m9 v" v& l# h2 Q' A# E' W
● 内置65kHz开关频率

● 轻载降低工作频率

% O  \6 n( t# @) d8 l● VDD宽工作范围
- w. u( Y2 P; e5 }  u8 g9 W
● VDD过压保护功能

● 内置前沿消隐电路
4 w4 l; _# I2 h" r
● 逐周期过流保护
  `1 l/ E  I; y9 p+ J* t  i
● 内置过温保护

+ x' y$ p  Q2 u( v3 I& Y6 G) h2 Y● 过载保护

● DIP-8L绿色封装
& P+ r: a( N) ~
  }5 a0 @( [, \. t: `( B& L基本应用
1 \# \9 _  H# P2 k0 J0 l5 E
● 电源适配器
. [& U7 c, K! a3 e  ^
● 机顶盒电源

● 充电器
* r& o& _' Z4 i
● 存储设备电源

典型应用

5 I% j! D; J$ j1 r! a: I' W

/ C4 F2 @- H5 w: C" C管脚排列
) _, D3 |0 C; x5 [+ B+ r  |

管脚描述
: x, [6 n6 W3 m7 E! [% p8 U
$ A1 M$ v& O2 c

2 @1 m5 C% W+ b. _/ P: z4 g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。
  v7 I9 S4 }$ T4 A& y1 G
2、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。
7 Z& p' E( F; S. x4 S- D
2.1、输入特性：
8 `8 {# L  n- L, z' J

8 Q# Q5 @# {! S4 \, n2.2、输出特性(PCB END)：
7 X) c6 p9 r' G4 ?$ L) N& v
0 Z" _$ a5 q! F1 r

; v" S, a+ D7 {, C0 Y2.3、整机参数：
' G3 C* Y7 t: ~6 a) J

* ~! f. g7 v/ l# u/ X- |2.4、保护功能测试：

% p# u* f# n! P7 L/ g1 y. R' B( y

3 T& O7 i, e, X9 J; s2.5、工作环境：
4 V7 G0 j) Y$ h) F6 c& |6 n

2.6、测试仪器：
; q" H, A. l/ r/ U6 H. f4 b! r
7 S$ V9 M6 x  E" Q& |9 q; v

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。

& D0 T" _! c9 t5 _- Q& G3.1、电路原理图及 BOM：

' R0 K$ T* G. {" H# o0 _9 P+ u- r6 F: e3.1.1 原理图：
5 c; N4 C6 E# M* [" M

3.1.2、元器件清单：
8 K9 T+ D( k( S1 M9 ]3 z
/ G+ x$ X8 {& l/ R! \2 A

* X. V" O% ~8 t4 ^, I. O- V! D3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

" i6 ^. W0 l! \; G

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

, p2 E  f0 P! A. s% C) J9 X# ~3.2.1、电路示意图：

( i( o+ ?' q/ B  k% [: d- m3 W* R0 W
" T% |! S) ^5 D, J2 V* G

3.2.2、规格参数：
! K3 ?6 ]% Q9 _" ^2 F
& ~7 b3 O5 I8 U5 N; a! u$ J1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
1 l, C& O) i4 X3 o' i
2）材质：TDK PC40 或同等材质；

& y; U( k& O" x3 X3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；

. {* @8 R" q; L% w, I( @; q4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地

: e7 L# r/ a# A: C; }5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
3 D# J/ B% F! E/ h( _3 w! G: D0 ?
8 P0 O% ?: U8 j5 ~5 a% t$ o6）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）)；
" S: y- I  B- s) `1 g3 A
3 {) c! }/ l7 U( y, g8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

* k( _* D5 T; Y9）成品要求:浸凡立水；

9 s# ~6 ]2 `: c$ l1 x: Q3.2.3、变压器参数:

, p. B. ~& P( c/ I* {* f

, C  p6 N; Q; S: |4 W/ m: c3.2.4、变压器结构图：
0 N7 ^* S# b* r4 R5 O) i' z
6 y% x8 a. t' l5 ]) u- c6 s

4、性能测评：

( t- Q2 K+ @4 ]( e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。

4.1、输入特性：
7 B: P- H) I  V3 I
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。
+ L9 _8 X4 ]9 j
, f. Z# @/ [" F2 X3 Y表 1 待机功耗

表 2 输出 100%负载下的输入特性

0 t% c1 J. ?; x+ Y- c

6 x; e+ X% F) ?9 c" d表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
1 g7 U6 Q4 b: ]" q& I- i

4 C4 C' P; b  A表 4 效率测试（PCB END）
9 j' A4 D  O7 F3 i

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

6 D# I& j& e+ i8 D; G

4.2、输出特性：

4 ~) a1 ?& B: k* R, ]4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
4 s8 m/ B5 ^% K+ u% {  o& }
! z) i; T* @7 Z' E2 D* s$ ^5 S+ _

4.2.2、输出电压纹波：
8 K7 Z6 U6 {7 \& R' o' j) ]
( O' Q9 I4 K$ h. m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

" d. T$ c" N, Z" y% O2 G4 s2 u1 B

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

+ V# H. V) F; f% o( K7 A' y; K

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：

以下涉及过流保护、短路保护的测试。
" i/ H; x! m, R7 j( v+ o! W
: h7 r/ Z9 A0 a& Y( Y4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：
' l. `. Z, Y5 f! l+ z' _
: {% T$ N7 t- l2 h功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

# {3 }5 c% m% I) r7 g% D# t" \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。
6 ]$ e9 z4 |6 c4 I6 o, L' C
: P* b3 z5 f2 W( d6 V) V

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

1 |; `* H' ^0 \0 Z1 S. ^! @+ g4.5、动态测试：
5 h: F# C  {* h) N: N/ V, T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)

! V$ |" w! Y' U9 Y4 ~

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

1 N5 V" B4 C; R  G+ I% U- \2 V; z

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
% a' V, V8 k8 W- Q& v1 F
7 ?) _/ F$ R1 `: w! }

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

' K0 w# O* g' Z4 B! T" ~2 ~

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

. w  t/ I( F0 j& x  Z8 Z* e1 _/ n4.7、其它重要波形测试：

4 B" Y7 z# g" w2 I& a! ?$ BDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
- X5 o9 ?7 C7 a  p6 P9 I% o
; ]# J3 v/ p4 x

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

& k( t$ d" t- E& w6 ^/ Q, e

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
+ I; O; T' i; e) @

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

$ l! X5 b! m+ a, a

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

5、EMI 评估测试

1 [* O; u5 `) B- H* i9 O测试条件：
5 q7 I; q) }& N5 o
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

输出负载用大功率电阻；

限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
- c' I9 e: A4 o- N
; ]+ `( h0 s7 h' A: \5 l

AC120V/60Hz 传导 L 相

" ]/ @4 e5 N# R, \" x

AC120V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

# p1 H& H, }7 |6 d0 U! b6 x% Q" }0 T

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试