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

( h+ N0 `$ P5 y$ C% ]% G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。
7 G& {5 i! l5 k# s2 J9 ]
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。
4 p2 g- q, W' |! i, P* r
1、样机介绍：
: T+ g, l- j& X( b3 ]
2 p' B, T; \4 g$ e  @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。
4 I* s8 Z1 ~! Z5 D( \, v

# v( d! A6 Y3 K

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

1 y4 M: ^4 c8 p) ]CR5149TJ芯片

; s) }1 v# ], l! v3 }+ Z" ^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。

6 W' H/ k2 K' }4 u/ [! Y& ^* F特性
* E! K- u, ^& \4 A* _6 v
● 较低的启动电流 (大约3μA)
" v; W) J+ J! a. o! Z
: E( {0 Y  D9 G% a4 f● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准
6 ^" y- H! v5 o$ S
" m! A8 Y  v. G. x: e" U  N) O0 ^2 D● ‍内置软启动减少MOSFET应力
( z8 b( V: ~; ?& S) F1 A
! _9 N( R# o% D" j5 D● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
# l/ _* H% y) V- k
! P7 M2 v5 }0 J( N* H8 e0 h● 内建频率抖动功能，降低EMI

4 _+ {- E- n% f7 B● 内置65kHz开关频率

6 p' n1 R, b6 M2 ^$ p- N● 轻载降低工作频率
7 p9 ^: {( Q/ r6 m0 G: y6 X
3 G- @* M* Q* N7 f; y● VDD宽工作范围
& R+ p8 B, [9 i
& A. o( }* `# H3 C● VDD过压保护功能
# w( g3 l! O2 B8 e
( g8 G9 ~4 T. V  O. A- g● 内置前沿消隐电路
, B4 g5 s5 @8 j- b' Q7 U* l
● 逐周期过流保护
* i, i# x2 l' [5 x: A+ |
● 内置过温保护
% C) d$ y! |% P% y7 q" X  n& I
● 过载保护

● DIP-8L绿色封装
$ T; z, Y0 i" @7 N5 e3 [9 R8 W7 c
* [+ Y" w. ?1 B4 Z& u基本应用
9 r  Y! f* F  h; x2 F2 J# w
0 B+ A" g7 Z2 f5 f: z- v' C+ q: U● 电源适配器

9 m$ k- V& g! Y; x* \5 i+ l● 机顶盒电源

● 充电器
8 R1 L3 }4 e1 s% s, \5 X8 T
● 存储设备电源
5 u8 N9 q) n. ~  h- {" e. y
' g% _7 [  n8 L! t; v6 F9 a: K典型应用
. J' t4 C, G2 Z0 K5 v& s6 d' J
3 t8 g3 S7 y8 X# @' [% w

管脚排列
( w  M. h+ K+ o

管脚描述
9 }) X: N  w. @/ Q  k0 C5 @4 b

2 j2 A% ?, k  r* P1 W
0 ~1 B6 J7 N3 U1 }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。
% y. h5 e4 X3 G6 @; x
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 g- c; \% p! T$ M4 |
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。

0 g" z4 Q! L0 l/ F' }3 P0 q2.1、输入特性：

2.2、输出特性(PCB END)：

2.3、整机参数：
4 s( |! ?: M' r" a

8 e, A+ g' U4 I4 O% ^) \9 J2.4、保护功能测试：

2.5、工作环境：

. h# g8 c% j& Y

2.6、测试仪器：

3 c/ Y$ `9 G& U8 M

3、样机结构信息：
5 k2 w; W8 u/ Z1 ^+ z
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：
& Y  k! n# t* [
3.1.1 原理图：

  l! g9 g5 c/ \* g7 Y* v. l' u* U7 |

3.1.2、元器件清单：
* g0 j* B, F% `" R" k7 |
. J% x( L3 u- Q; r! |1 c

3.1.3、PCB 布局&布线：
2 u9 A) K, s1 y- D; B* V0 K4 f# T1 D
( {) |6 b% \. C# J5 ]4 g" N6 z7 x

PCB 顶层布局

. e' x, B4 ^5 l) n

PCB 底层布局

6 u# I$ r* L3 R4 I

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
! Q- p' t; a+ h: K2 w
2 `$ a( E9 g% @* q3.2.1、电路示意图：
1 A2 ]& I6 `/ i8 y" m  R
: `: Y2 K- \9 T; `
, u$ {& `& V  g; {/ Y/ |( q

3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

2）材质：TDK PC40 或同等材质；

2 {+ x' s, a$ X. W  N3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
* [: k% a- V2 k! P8 t& o, \
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；
  G6 L: m) G& O, K9 c; `
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
, n5 D" R; ]' ^" `
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；
+ i2 X% u6 Z, U6 N7 [" C. w
9）成品要求:浸凡立水；
9 S% r7 {# h) _2 v; P
; R, Y( J! ]) d7 _1 i3.2.3、变压器参数:
5 m  _- w+ D3 O* w! v9 E$ P
. e6 g2 }. E. V% r" i; {# B

5 T. \+ I; p0 k$ }3.2.4、变压器结构图：
" _) m$ B- F, v( k0 R$ k7 B4 J

4、性能测评：

$ H5 ^$ b9 o6 o* ]3 _! m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：
/ ?" A/ E9 w8 T9 z5 X
) e/ p$ n2 L) a8 ~0 f' R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。

表 1 待机功耗

/ V* G, P0 u" S' A6 j0 Y表 2 输出 100%负载下的输入特性

1 _0 S. k+ H3 M1 b2 ?! u; o表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
5 A  ^4 a1 [+ V# z8 c5 g: D
9 U2 i& m& D/ M8 t

表 4 效率测试（PCB END）

" e2 m5 E& u3 |& C  c( x. N

; W3 b, l2 X. A, _) H表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
% n/ p6 E% R- F8 K' W$ j) n

4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

" h. s. z2 ?& {% G9 m

4 a  y; C" e$ F; Q! c9 U4 `4 u9 \9 C4.2.2、输出电压纹波：
% [% E+ I( S% l/ n$ E4 @
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。
  }" a2 T. e: z8 i1 C$ ?

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

7 }8 b1 M. y+ }

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

$ |$ p( {0 y8 Y* r, s/ A

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

0 e% w$ v5 o7 `8 ]# h4 T6 {8 q

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

  o- ^0 [" b5 M) R4.3、保护功能：
+ D: c  i- A5 b* ?1 ~% }+ v
1 a' J$ k- \6 {以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
7 x1 L; b" T* J% W
6 E1 D/ m* P9 M1 |6 D# S

4.3.2、短路保护：

6 I. O4 N6 i& f# |' D$ b功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

0 R, i3 P3 c  l' p7 [
5 ?  ~$ i$ y3 X! ?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。
0 i5 Q! g, K, M4 l
6 {9 H, c2 H4 o3 I/ o

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
' ~0 {) U8 ]! E2 j& J4 q$ {+ `- t

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)
* C& W$ p6 [! P, R  l. i

AC90V 5ms

AC90V 10ms

& ?# W7 L4 l8 [$ {. `! ~2 `) {* T

AC264V 5ms

AC264V 10ms

. d: X8 z1 t0 \( p& ~: S! @# h4.6、系统延时时间测试：
4 H, v$ j$ v- @, D# c

1 N# z. [( p* f' i  e

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

* a0 T2 d) S& C  X

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

% b# K6 X3 X& M( g) w/ K

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

& A; |( A$ f4 r! @! l' f+ ~/ Y/ H- g

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

) L" Y- e0 \: ?$ o$ a. k4.7、其它重要波形测试：
* q8 p5 Y) ^: S( O! q1 ?% J1 h
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
5 _, l2 |0 o) ]8 @" t# [" ~) R
' Z! a. x, i" u

AC90/60Hz，100% load

& a# s% `8 R3 M- ?2 a- H

AC115/60Hz，100% load

4 T9 v( \9 M8 k$ d

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
2 i2 s. i' x1 Z) [( E3 H

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

9 Y+ h0 m9 B* [9 n

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

7 @1 B6 i" h( R# c) u$ m; U# E5、EMI 评估测试
7 m4 \9 e" ~% z/ `, e
2 |* v7 m2 h! w% E; \测试条件：
9 o7 J$ Y) h2 s: d8 z5 y* `  t
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
6 O) P+ H# t  Y8 y
" t4 K4 k: F1 ~4 T# I! z输出负载用大功率电阻；
( ]+ u$ @6 E; |: ^) A- h
& ~+ e. p8 v3 L% ?- [限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
3 r1 o1 W+ C6 g. j% b3 L

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

, y9 \; O* {4 M0 x

AC230V/50Hz 传导 L 相

6 X8 s! K4 \6 V7 K3 ^0 H4 I2 _' i

AC230V/50Hz 传导 N 相

" m) j' t% @( l% m4 v: n$ U. |

AC115V/60Hz 辐射测试

: P" O3 ], O" w. x  l% L+ b

AC230V/50Hz 辐射测试