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

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。

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。

9 A; W* R$ a5 U' _1、样机介绍：
  r1 Y* X/ G6 m7 O
- ]: u3 i" f1 U6 H# v1 Q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。
) N0 C4 b' g" Y( `
3 k5 h' e* a; f0 U4 D

* `0 y; i& z& Y$ k% t" P; s

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片

+ V# ~. M4 n) S: J- WCR5149TJ 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

2 a% m2 h5 F: T9 R! B9 S/ W# N● 较低的启动电流 (大约3μA)
0 J( L, K5 u, r  j( T
● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准
1 x/ J8 `5 J: y' N: h1 a  r5 }
● ‍内置软启动减少MOSFET应力

" }6 Q& }$ }, a8 e4 Y* P* [: r● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
/ a. `3 R% t0 _5 `
  W3 q2 n8 b4 h● 内建频率抖动功能，降低EMI
2 Y# v4 w; Y! E# |0 R8 Y, k
● 内置65kHz开关频率

' g1 ^9 M, N- _  u● 轻载降低工作频率
0 h- j& m# Y6 ~- q/ G, D# c% M
# ]( t2 C1 V/ Z2 t, k, |5 A● VDD宽工作范围

  U. K6 d: [- G● VDD过压保护功能

% g. N, R! K$ {+ `6 l3 |4 t● 内置前沿消隐电路

$ y# ^) p+ E) w# S* y● 逐周期过流保护
$ O9 C+ Q# k# e, e
7 u7 n) ^0 R2 C: H  v" x; X● 内置过温保护
7 I+ T+ m) p* m/ r9 m
7 Q8 y+ ]3 s% V- [● 过载保护

● DIP-8L绿色封装

7 X( u7 Y5 t- k& @& u+ w9 R+ ?. }5 ~基本应用

● 电源适配器

! S+ r2 ~8 z5 Z' `! f8 u8 E4 \● 机顶盒电源

● 充电器

( a  k, \& m: U! u● 存储设备电源

+ o2 m( ]9 |2 J' Z0 [  T* W典型应用

2 K/ V( E# i7 Z* ]5 x; V4 Q

管脚排列

管脚描述

! L( f$ c& ]: T6 u" ]0 T" T

& D5 N3 L, U1 f
7 G9 O7 W: j2 L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。
6 |0 D7 x3 w2 I- S
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。
2 t" t3 }5 g( b) f/ d
! A; m! v6 W6 C7 \6 k4 Q% j. q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。
2 G8 R. Y0 S9 r7 a4 |% M. K) Q
2、样机特性：
" _$ _! M7 F0 U5 M  y: V4 |
& z; b: z/ \" J" L! |; t2 V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。

$ c9 Y! }1 j* p5 ~+ J4 G; l' l5 V2.1、输入特性：
( H7 f- S4 y1 M- {$ {* U& v* G2 m

2.2、输出特性(PCB END)：
" L6 B9 @4 v7 ]4 s# u9 J
0 V8 P  i4 }/ n

2.3、整机参数：

/ U  X) B# l% p/ ?: ~) D2.4、保护功能测试：

) p9 B" r- ^# ?- p; Q) U2 K0 E6 ^

" Z8 X4 @2 X2 C6 @# d2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
4 D, R' z/ f3 ]) W
9 }) X3 N4 W& ^" ~* S

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。

3.1、电路原理图及 BOM：
& z  N- D5 X9 o: v
3.1.1 原理图：
8 N. h' m* B$ ?7 {
( }8 I. D; {+ _$ V: b( S/ X5 {

3.1.2、元器件清单：

4 r2 c( |6 R  S3 O  \; f3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

4 o1 k9 G- Z2 H2 s5 c

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：

1 a) h( s: v8 P3 d0 N' @3.2.1、电路示意图：

; h+ z: g$ \6 I+ n

3.2.2、规格参数：
( c/ k3 T5 x5 m, I
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
6 A, N' n. t/ c, X: a
" h5 x2 ?% R: ~, A2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
& E2 M5 H" a, |  D4 b5 g3 v
, [  |3 n0 e+ Q" {% x* d4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
9 q5 n1 L6 z6 h6 J- V: a8 O7 ]+ c  p
7 F6 A* z7 Q5 n$ O3 j+ L: G5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

' X: Z) u. u- W8 V6）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）)；
* j; m1 E( j, z' e
5 E# U$ g5 T/ v# o' U+ v8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
- V; @1 i% D# \
9）成品要求:浸凡立水；

2 o+ |+ F% Q7 |. I# R3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：
8 X9 L* L( A+ x

4、性能测评：

8 _5 e) d/ ^9 c  O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。
$ Y* U% f* ?3 D0 z
8 `( U' _+ _) n/ d: I- U% u) m4.1、输入特性：

4 R% ^0 N8 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。

5 L# f4 Q4 Z( v% k) o表 1 待机功耗
3 H2 J: }8 m% t: s8 f
0 w, S2 Q& A7 X5 H

( F5 p) a& u$ M6 T表 2 输出 100%负载下的输入特性

" {/ t: r6 y! X5 D0 w! {表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

2 ~$ G: g! C, |8 ^! Q, h9 f  `8 h

表 4 效率测试（PCB END）
7 [* C& j/ M- Q3 v. Z  ~
4 [9 W0 h1 ]+ H1 ~) D& S& }3 p- x

; A9 r8 [0 ~5 i1 d" ?, k& J. T, P表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
; X9 `8 T5 U+ S% _( _# f
0 d1 y1 Q" L& W" S5 A

4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
2 z7 r" C5 d# c
1 n. _2 ^; q$ C( n8 F( M2 }0 c& u

' f. t$ {/ Q/ _8 q& B/ o4.2.2、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。

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

5 C; m" ~0 M% t/ ^3 I" O; ]1 O

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

, `  w' D# F/ J  e3 U5 R" F; O

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：

9 X2 K, R1 Z7 Z以下涉及过流保护、短路保护的测试。

+ X4 a1 M& ?; J; {% K4 C8 h4.3.1、过流保护：
5 i- ^/ Z! ]0 L  V$ l
; J$ ^' X" N" y% f' z

4.3.2、短路保护：

功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

* W1 N3 d+ v0 P

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。

* s6 o) V  t0 e+ T4 k) ~5 ~

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

  u% D/ B5 M' V: P4.5、动态测试：
' X3 C0 r! b" s3 Z& o% b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)

& \/ }2 E9 t/ k$ S7 V. a7 g6 C

2 f" i9 M, E) l" o. D: n4 q

AC90V 5ms

3 c! D. G5 ~; U; y( B2 h, [

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
, b8 O- t, H. S0 O
! y0 D8 a" Z, S8 ^

/ H; [- [% Q9 ~- {3 Z/ ^

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

5 }- z1 q- }5 r  S! x

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

! y9 d6 I1 M: `6 t3 H- y( L0 R4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
( [' s6 N; G( s. |/ A. J

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

* e# L4 {" }) v) I! g& F

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
/ i, m3 ~7 o9 N5 F* S& O

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

5 L" f; C  \0 ]6 W: E$ G

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

5、EMI 评估测试

测试条件：

" |& K; v5 r! d( H输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

输出负载用大功率电阻；
" b: N& r9 k( j9 X
7 M7 K! u5 M3 G  ^限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

3 b7 x! q. U; x" B7 X8 ]5 L  A; R

AC120V/60Hz 传导 L 相

. w9 P5 h$ k" Y& R+ p

AC120V/60Hz 传导 N 相

& Q/ M6 h# }( w: h; Y

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

8 e1 k9 K8 u# }0 ]2 V

AC115V/60Hz 辐射测试

( D$ b* k4 k5 D& v4 [

AC230V/50Hz 辐射测试