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

) ]0 H5 K% g$ k5 R1 ^$ m3 e
# L, A9 w  G0 M' d' Y/ I5 f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: d, k4 ?7 ]; C9 J: A
/ C: F1 v* r( O7 H" c. Q+ e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。

( L1 a. J3 H! c! j. ^4 U1、样机介绍：

6 X  f0 z4 y. n: {$ w* b5 G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。

! T1 c0 [7 N- r

# X+ c' C% z- @- S: c7 Q

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

& h& {# p' [( Y) X% N" C" s) I4 DCR5149TJ芯片
4 @& ]0 f& i, m& O) _
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
* v- O$ R& T# B
0 E0 V" ?/ I3 _" e) y● 较低的启动电流 (大约3μA)
! B1 o# A3 |/ Z" C6 I7 z
● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准
9 N& `' f3 T# ^" ?4 B# c
3 }1 d9 ~3 F1 d$ y& u7 }  J● ‍内置软启动减少MOSFET应力
: x. |; u7 I0 i" C. j
- j( w3 |" G) J8 M● 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
% i9 _" ^  J) C5 ]! ]! g( b
● 轻载降低工作频率
3 S6 [# @3 x7 J. S+ V# _  o
● VDD宽工作范围

/ B4 l% K6 D/ |- t/ d# l● VDD过压保护功能
( m$ t) ?; O  g! R4 |
$ o8 O: @4 _7 k. B1 X, w: V● 内置前沿消隐电路
5 @6 e4 i, l% o$ c1 p' k9 p  q3 Z
● 逐周期过流保护

● 内置过温保护

9 J; [  L+ Q3 {& N* Y6 d0 P● 过载保护

● DIP-8L绿色封装
, k0 Y" B8 N* Q; c
基本应用
6 H1 ?9 Y$ r& z% s& [
4 v! |. I* A6 ~9 {; }● 电源适配器
4 k2 q' j& y1 q7 f
9 Q% F0 o% j' b) F( K● 机顶盒电源

# E' w- U6 u4 b  x6 E& o● 充电器
2 e0 k4 e0 b; |1 i
● 存储设备电源
1 A( L: B! X+ c: D! r9 U
典型应用
# l1 Q- o7 A$ Y
0 q9 G! P& J, ?

管脚排列

管脚描述

9 x2 U9 g* f2 G1 M+ N0 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 I  t3 y: J9 T6 n  v, w2 j% l
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。
+ o0 i3 e7 A: o$ Q, v
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。
: W' N, K% e& E$ q
2、样机特性：
& j: B: c5 J% d7 E; P
9 Q7 J% h* e( ~! \# K: |/ _  k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。

  p' Y+ [) F0 F8 Q2.1、输入特性：
( i% r. X6 W( P4 X$ B7 t

2.2、输出特性(PCB END)：
5 W# h/ F, G0 ~6 D

: }' e; E  e3 r) [' k; X2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
/ x; x8 j" m+ @* m0 u( G

! V9 G) _9 U" r+ o3 q% m6 f2.5、工作环境：
" d/ W- q, I0 u0 L
8 U( X% j4 |( Y* ~+ o

2.6、测试仪器：
# E+ u0 Y, q5 h4 `6 _
# m, G! z) I+ B  H

3、样机结构信息：
$ C& w( _; X3 G& Z7 w
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：
4 e& j2 p! q* I, E% S( O
3.1.1 原理图：

1 Y3 i* B) M# L8 O/ t

. w$ Z$ e' ?3 l! X5 F5 u3.1.2、元器件清单：

' s5 ~/ K$ p9 \) Z5 {& N3 ]& h

3.1.3、PCB 布局&布线：
: k4 {# l) k4 D% i* m& @4 {
! d  i3 q- `8 u, O2 g

PCB 顶层布局

7 p1 O  d0 [* V5 J/ b

PCB 底层布局

; M( n8 C; B. l+ P5 b. K1 s- j9 P

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：

, E1 A$ E( i7 {
5 b1 e8 x/ o' X, c; a

3.2.2、规格参数：
+ K+ ]- i" Y" y3 H6 j; ]$ T
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；

4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地

% Z& j% Y5 ^; Y6 U: K3 @5 q9 d5）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）；
) N  f2 t; _" K
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）)；
1 D" m  X6 v+ A+ R1 a1 P
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
$ l8 Q% d5 r9 d1 P" W! D
: g3 ]/ p) m! B: @. Z8 B9）成品要求:浸凡立水；
0 ^7 D& M( o; H
3.2.3、变压器参数:

/ t. w! a& `) F5 m* o

3.2.4、变压器结构图：

, P0 i1 f' ~; n6 z7 U

4、性能测评：

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。

; h& z7 Q7 ~3 o( T# g4.1、输入特性：

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。
3 b' V. p8 m  w. i0 W
0 x6 p! I$ C0 A# B- h; I  [: A表 1 待机功耗
1 {, J, x" P% I9 o, r* t* R* S8 A
0 h/ x* E* \; x8 V

% f( E# L- X3 R% ?5 b% }表 2 输出 100%负载下的输入特性

% o1 e; ~/ r) z+ |6 ?( A表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
* Y1 B2 M) U9 r( }, P
4 p4 i: O! F) X& x

表 4 效率测试（PCB END）

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
: f* t- ^- {; p% b5 y# a

4.2、输出特性：

+ A9 y# {2 z7 I8 s$ |- l4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
& z9 X. `2 _* B5 g3 D* y, G

4.2.2、输出电压纹波：

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。
1 [; o' {7 W5 @- t5 f# @

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

6 V. n2 P3 c8 I2 L: |5 Z0 ]2 w8 \

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

9 A/ d5 A/ j8 Q+ e. ]" [) U) B( V

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

4.3、保护功能：
/ j3 ?' P7 m' g( x
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
- _, ~6 @5 y  s& R2 y# z
$ T9 M0 P2 R, n: [/ s( @) \4.3.1、过流保护：
& _) Z( M( |4 G. U

4.3.2、短路保护：
: {8 M" N9 V# S- g! I) ?
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
1 m9 y0 }$ z0 @/ B4 A

1 |6 U& o/ l) l; X+ H, e4.4、系统温升测试
( G0 \! m; C3 j+ N2 F6 F7 T% I! l
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。
; R7 j7 e9 F) _" y  r4 }3 C

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

+ j& c- n1 n8 I& j

9 N% L1 `' T% P1 U: R2 |4.5、动态测试：
1 E& \1 e) S6 Q4 Y2 q8 C1 j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)
+ B6 Y# m6 X- h% |: L
9 l2 n7 X0 e+ {$ k

AC90V 5ms

* i: ?: [* a; d  Y0 X: @

AC90V 10ms

AC264V 5ms

+ L8 C4 @0 w+ S

AC264V 10ms

2 ^; C$ u1 [$ F6 G4.6、系统延时时间测试：
9 P9 w) A, z1 C! Z5 N4 v6 m

' @5 c9 x, a+ c8 e8 a( }1 L

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

6 K+ f9 V- s" H2 N$ |4.7、其它重要波形测试：
! s6 G# D% F/ B/ Z1 t6 _; N
9 i3 F: M0 J* t2 m0 I9 `& DDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
3 k& h( ~$ k0 C; R6 H
- v4 @9 w; [' w* _: g4 x5 W; t: B! f

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

  _$ p4 _  C' O' H0 j

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
; n- F1 ]. @$ B2 D& S0 {$ H4 _+ t

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

" F) Y+ t. x. r( |1 C( A) k  y

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

0 l" ~  ]5 h: z4 T, Q/ V5、EMI 评估测试
: ^  H' G. `' @( u
; Z# x6 {1 ~' j) f+ @. V& a测试条件：
. a/ R- x: F& ^$ P
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

, V9 _1 E' I; j+ x; k6 S8 k- u输出负载用大功率电阻；
* `: Y. U: b, d8 i# [' {
* F! t- ~4 k+ l# S/ W限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
6 k) K; a' m; t9 V2 v1 D. C

AC120V/60Hz 传导 L 相

* A( O9 D. e6 z; _( T2 U& F

AC120V/60Hz 传导 N 相

8 h! E  W& p  V) u

AC230V/50Hz 传导 L 相

6 C* M! P4 W; w2 @2 D  ?! A5 V& d

AC230V/50Hz 传导 N 相

6 j  H' D" p0 c3 g+ Q3 k5 x

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试