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

- q7 f5 c5 @. q2 [
# i1 J/ E7 {9 F0 ^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。

  Z' B7 E3 D& T1、样机介绍：

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。
, P. N. [5 f9 \- ?
+ u& j) Q. V1 a" r! a

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。
2 ~7 j5 F) b, G
特性
: l) G: ^! e5 W
3 {5 c% i( }4 s8 K● 较低的启动电流 (大约3μA)
5 D' O4 V1 z" T- x! e
● 全电压范围待机低于75mW
& ], @6 B' z, n! i5 j
$ [5 ?3 `& L2 l$ s3 k- m● 满足六级能效标准

● ‍内置软启动减少MOSFET应力
7 K3 c5 a7 C* Y" _/ D
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡

; _) p1 n' A4 \- R4 T: \6 A* X● 内建频率抖动功能，降低EMI
* u  `) t2 U, ~, F3 X$ e
● 内置65kHz开关频率

● 轻载降低工作频率
1 @4 d7 d$ c# f8 E9 |/ Q9 O4 y
) Y3 S* }$ Z3 Y. H● VDD宽工作范围
1 y, m5 P: K, j) x  P
, e& k: y/ i4 m6 e9 h& f( y● VDD过压保护功能
# I' o5 j0 ?  R
, o- k, n# G% j● 内置前沿消隐电路

2 U! s& f0 T+ C' g● 逐周期过流保护

● 内置过温保护

● 过载保护
  Q: J; A9 e2 l1 s
● DIP-8L绿色封装

基本应用
$ Q* G( \+ C5 \8 e0 K6 u$ B" U* o
● 电源适配器

( R+ c) p# ]( P9 m● 机顶盒电源
3 A- B7 A# M% f" @) a
● 充电器
& j8 E$ \5 \, G" V# A- U, L' P
● 存储设备电源
. ], {4 M2 H% `9 P" c' Z6 k8 H! ?
; b$ Q; y* L' r典型应用
  m! o: d  j; i8 j

管脚排列
- y4 O3 n% T& K' b

管脚描述
' |. A+ x; `9 Y& O1 D: i
. X' j6 i! d2 T. X7 R  p8 [5 y& f" l4 p

) p# A7 N/ [, \/ s- h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。
! Q3 ]# F% K# F1 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。

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。
* o. C8 i  V9 R
& j# o# R0 O/ i+ u! B+ b& z7 K% R2、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。

: }( h6 y7 u. k. O. f7 z2.1、输入特性：
( q: M- s& e8 e- \+ D

2.2、输出特性(PCB END)：
! r  h# m: `6 F
3 O. s4 C9 w, [+ ?7 x2 W; i

2.3、整机参数：
3 [7 F6 D1 A+ H- |$ J& ]9 a  F

2.4、保护功能测试：

2 i# r" d# Y3 O) |

2.5、工作环境：
& ~3 C2 z! V  H6 ^# U% y1 O
4 w) S% M: \: x. `$ y3 v% ^

2.6、测试仪器：
7 C3 k: {2 O& n

- o( V1 G' o# D4 k# x/ P5 u3、样机结构信息：
* ^" ]/ D% J+ I5 H0 R: a0 d0 _% I
! a! A1 Q  s! c/ n0 v& e5 g4 t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。

) S% U6 ]; l/ C3 x5 K1 I0 r9 G6 p3.1、电路原理图及 BOM：

! E' B1 {0 z! g- o' Q* i$ q" Y3.1.1 原理图：

+ M3 J6 M3 n5 Z) L6 h

% d9 c- B3 z0 v7 Y3 S5 w3.1.2、元器件清单：
  `: z/ t. n/ K5 g0 c& ~& P1 I

3.1.3、PCB 布局&布线：

6 |2 S+ }1 {2 u

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

5 t7 E: i; m( d2 U- d, N3.2、变压器绕制工艺：

+ j( R4 v5 u- r0 e. {# L# \- }7 f3.2.1、电路示意图：
+ h! W5 s3 c7 j: L

3.2.2、规格参数：

: U) H9 `* p$ Y1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2 F/ h; _. j( X7 }2 h
2）材质：TDK PC40 或同等材质；

/ Y( j- x8 `) r8 ]' N* w3 W) \/ \7 L0 j3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；

* Q3 a* n, s; w0 ]' |% I+ \( P8 C4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
' I: q4 }* L0 q2 o$ `4 m9 Z
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
0 H2 f! f0 K; x6 s# k  s5 \
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

% [1 S0 [& r; k  |6 j! F7）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）)；
) f+ a4 D) S* f  R
; g; {  t8 F# N0 S- k8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；
/ d0 F" y# @' P0 L0 w7 w5 ]% _
3.2.3、变压器参数:
; w6 s/ {+ x! w: o  R) A$ X

3.2.4、变压器结构图：
6 b9 Z. \' R, {6 @7 B5 q
4 @8 x& @7 a. H2 }' F

4、性能测评：
0 O- v/ i9 ]% X
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：
% d3 ^& e' _* d0 m
1 x7 F9 |8 ?, h7 z' W  P+ T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。
& u% G5 Z: b/ P6 l& A/ B9 Q7 z
! `- f7 m- j: ?" f! ~表 1 待机功耗
6 ~  z/ H9 P; K) b) m# S  k' v

表 2 输出 100%负载下的输入特性

1 M! {& c4 P7 |$ `: u

2 o. u. F7 Q* E表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

表 4 效率测试（PCB END）
: C1 H% q! v# {  G
: U/ T) [# \3 c! C  ^

6 X" l- G: ^/ n' N4 p! f3 @% h/ X9 B表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
+ f( A. R9 \: ]( B( V% U
8 j7 q  y/ _4 U5 |  W2 Q$ s

4.2、输出特性：
9 f# Q" J' D- L$ f! r- [6 D5 f5 s
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

" B8 t. e' p7 y! d0 a; f- [2 e4.2.2、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。
6 y4 Q9 Y/ J6 Y! V

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

8 X2 P. `, U4 e

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。

8 N5 J! r2 m6 w' D" W) S  T4.3.1、过流保护：

! Y; c# V2 g. j' s( G

4.3.2、短路保护：
: r' n5 v& [9 H
* a, u$ u; |- l) z8 [1 L功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

- a5 S& H) Z- Y& X/ S

) ]$ O! |& D# d; g" r2 r) l& K- [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。
8 R5 N; \8 s$ d/ Q! u, W
6 o9 C8 g' e% H- X

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

, z4 p3 N3 Q" N3 ^6 h% W, h4.5、动态测试：
9 A4 k) m4 Q( w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)
7 M. j* I# M, b8 j' _4 h; g

$ Q" K1 y  J! s9 j2 V

AC90V 5ms

AC90V 10ms

2 T. F7 D- U% r

AC264V 5ms

& b5 O' E# Z4 m1 N3 j

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
/ F% x  g* }2 E% ^9 V1 N
8 A1 X* e3 Q5 C  O9 J

' H$ q  ~$ d- m8 o3 o+ B

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

3 v! v- J. Q! v" g# U

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

, P7 ~" ?& o$ @# d7 ^

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

/ [. I. l7 u. o  s# s, j- _4.7、其它重要波形测试：

3 @  [3 s, G9 a+ L6 N; GDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
4 X5 N  ^( d2 g* `+ x9 G' Y

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

" B) k- x/ P) s- D4 p

AC230/50Hz，100% Load

( J$ f, T# J7 O9 I% I; @

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
/ A. c; A/ r0 O% p( `- S  O  S4 S2 o

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

+ K8 d: a* d" c* z8 J5 r$ ?5、EMI 评估测试
1 a" v! f+ c. z7 k' v* w3 N; g- ~
  f" k! n$ M" L6 p2 Y% B测试条件：

+ a  B4 i+ I6 Z' }3 g输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
, k9 i4 P  P% ~2 O
7 p0 r* P# W) {& B输出负载用大功率电阻；

5 \. E. X2 m% ]6 i+ i, C5 ?限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
+ P$ @3 z: c2 F0 N
( p3 t" _, v  r4 l

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

0 ?) t" N* o+ X$ d7 V9 V! F2 k

AC115V/60Hz 辐射测试

: Z8 M8 q* H* A' c7 O" H

AC230V/50Hz 辐射测试