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

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$ l* Y# e$ F) G- k8 z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。
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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：

0 V5 n: y$ E! m1 U: c$ z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。
8 w/ `( E# P( ?

" T0 ?+ `( K; P2 ~/ X/ V4 @( M

" N& o% S0 @% b7 s3 t' B

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片

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

● 较低的启动电流 (大约3μA)

● 全电压范围待机低于75mW

& ^+ K( ]& w% Q- x; ?7 K/ L7 u● 满足六级能效标准

● ‍内置软启动减少MOSFET应力

' `' g( z6 Y" L) }; ]+ V● 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

( P. R! F0 K! n  I: g& x5 o2 o● 轻载降低工作频率
  r8 a% }" i1 U6 i, w
● VDD宽工作范围
, M4 U  _% E/ ?: t
5 @! i: H+ m/ M● VDD过压保护功能

● 内置前沿消隐电路
, {* l4 N0 a/ w$ D/ g  r2 k7 O
● 逐周期过流保护

/ U# Q1 R8 @* h0 ~( s  c● 内置过温保护
, Q  f0 _- M$ e5 q' S& O3 c
8 o" F8 `4 q1 F3 u9 d● 过载保护
9 ^0 ^# |1 h% J" H( X
● DIP-8L绿色封装
8 ?  K0 H. x$ T" U
基本应用
; e" g( |% g% h/ ^
: x8 S6 A8 R: @6 O+ X● 电源适配器

# ^% U8 y* C9 h$ L; m9 R) r; j● 机顶盒电源

● 充电器

● 存储设备电源

典型应用
7 b1 |1 S7 A" }) M

管脚排列
+ Z- D6 o0 h* u* P

管脚描述
. Q! ^4 Y% S. Z, x7 h4 E
8 ], H" ~8 W3 o1 N

/ p: A0 c8 L! p1 @' p" w( c+ L8 h/ |% Q, R
( k$ `* A* o, f  m9 X, v* e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。
. r' V" m0 |9 A! [1 ~' g* B$ n
$ s' U# s% h7 [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。

6 A$ r6 \$ R7 O+ F# k2、样机特性：

. b" k& ~5 ?* j( y$ K# I; p& f4 Y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：

% S: B/ {& J( V$ e2.2、输出特性(PCB END)：
( a/ }. J# B( G; j$ g$ X6 \
! i, g1 N2 J. {( z4 I+ z

, }# T$ E; ~: d/ `2.3、整机参数：
2 c/ f& O2 A5 p. Q
; a; `4 Y& Z7 Q# m8 P! v5 q" b& K

4 e6 [% F6 j8 S% l  T2.4、保护功能测试：
8 i* s8 ~* V+ z5 _' H: p
! O4 ?+ e7 L4 [: x, y- ^

2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

& c4 a/ o  p& T* e# o6 |6 N  r

3、样机结构信息：
. d& D6 `5 G7 i6 _# ]- }
- B, T) @6 [% [6 K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。

* N. x! [: n, P" h8 C* F/ a3.1、电路原理图及 BOM：

3.1.1 原理图：

3.1.2、元器件清单：

3.1.3、PCB 布局&布线：

+ j/ U  S' `3 g3 d% d! B, s/ d

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

' V# }, H7 z  [6 h

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
4 E' y; D2 d9 l$ j' F6 C. ?
3.2.1、电路示意图：
/ ?7 t, i4 T  y! c( c" F# B
; r: |! B8 p/ n% A# B2 u8 h
9 t! o) v& b/ U9 ~* Y3 v0 r3 |' B

3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
1 V$ T$ v$ `. P1 ]4 ~
. g5 K+ r, n0 _" r- |% |0 t2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；

- V# c  j# ?  A) [" v- c4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
6 Y" {. ^- V) D: A0 U
+ q# Q1 R0 g6 _$ ^1 u& ]# v5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
: J; [& h2 r( e  g& a( F3 D; A
6）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）)；

& V/ ]* ^' A; i8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
- g+ p  f2 Y7 w' K; n
9）成品要求:浸凡立水；
) a! X4 ~. u# W
* Q1 p. }; C- X# \% F% R3.2.3、变压器参数:
; ~( V6 L4 a/ l- ]7 x# O

0 W% R$ C3 s8 t+ N; x8 I3.2.4、变压器结构图：

5 g* l) K, x- i

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。

4.1、输入特性：
7 u/ Q, I% Z# H1 n  J* V7 k
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。
8 V" z9 U  S3 @" @' T
表 1 待机功耗
& ^7 Z. E6 Q( W( y

表 2 输出 100%负载下的输入特性

. b! c1 |0 `, @  _# g" g! U表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
" v4 X; i$ t! r+ k4 p' u
4 c4 a' y% A2 }$ d# `8 w" V5 W( M

; P: {2 W! O8 S4 }% P, t表 4 效率测试（PCB END）

1 U- W/ \8 d7 }' q1 u2 X2 ^

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

) [$ `4 x9 R$ D3 p; f

' p4 Z: Q# T0 w9 ^1 s! _4.2、输出特性：
4 F2 A+ L& z* X: G) z, v
8 z' }; b4 s. U4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

8 Q, J( y+ B0 ?6 X$ l' q% l$ T

4.2.2、输出电压纹波：
( y7 p$ M+ u  C/ K' i% F  {6 ?
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

5 p, Q0 W: Z+ ?* p

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

9 v# R8 U, u9 x! p

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

% y+ P7 T( p* L- }- E  ?/ u4.3、保护功能：
, c( t: t+ D$ I- i; W
' r/ |' ^2 V& Q4 W' U6 k2 o以下涉及过流保护、短路保护的测试。

( K4 n  J1 N# k9 O4.3.1、过流保护：

$ E; `8 L0 F6 t  u8 t0 h

) i& {4 L9 W3 n" A! e( @9 U" T3 I. Q4.3.2、短路保护：

  u% K2 z% p9 F0 [功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

) D/ f6 V& H: ^
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。

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

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)
6 g0 I! K2 x' j# W. p
. i+ C$ B% x! H8 B

# y9 T2 w7 T# \! p

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
: }: K  ~+ @1 E8 R2 q0 r+ O' f
2 P, ^3 X' o* f4 B$ a

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

+ [/ p; i  Z! Z/ h5 A- a( J

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

7 Y; t2 `4 k" G1 Y$ W7 Q! C

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

8 Q! e. q& [; k3 k; S4.7、其它重要波形测试：
( j5 W: R" B, }
" A0 {  U6 C8 n# z6 G) M; DDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
8 N% h* ^5 Z* m! x5 O
, `3 S7 }  A# K; `

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

: f2 ?( L9 i0 v  G

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

4 J/ ~4 e" V/ A8 q2 {2 U; ?/ f5 y

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

# e& |3 [# e9 C, Z- ~/ k5、EMI 评估测试
6 q9 j2 D4 N# O. ^, k/ v) C
测试条件：

2 O) N) W8 C- G# i* r输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

  a; i( g7 U$ q/ G输出负载用大功率电阻；
/ g+ {1 t/ n! g9 e- Z- G, A
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

0 l! W2 w4 M# V7 n, m- `

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

/ ]: a$ Y% A0 s& ?2 q) C; ?

AC230V/50Hz 传导 L 相

) V( w8 _/ C$ F# |

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试