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

8 v; p, v' w+ V- f& Y( P# y4 ^6 W
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。
4 U* l1 n" S- p
7 Q# y* g* S' W5 Y/ M6 u$ I' T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。
! I5 K: i% T+ j6 h: x" I
1、样机介绍：
0 g  D* r) t& k4 ?
; y, T: K- B1 |+ r2 s  \9 _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。
" H& x7 e* U/ W# u" Y. n& g8 b

* G" Y- B- t$ ~; {

; h' ]- x% ^9 C/ w3 X

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

; |% O7 C5 \- y  x# WCR5149TJ芯片
, [# ]# Y$ h5 V4 A1 h( e
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

( C9 v( m' Q1 U  n- @- A# m& x● 较低的启动电流 (大约3μA)
! d, |- J' H9 S# N; N/ |
- X& w9 s3 }2 L0 a. |! _● 全电压范围待机低于75mW
) h9 j, ]( ~& a: q6 D0 N
● 满足六级能效标准

0 ^3 D: A! P; p+ E4 s● ‍内置软启动减少MOSFET应力

● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡

: |+ }9 i- K/ Y2 ]7 d● 内建频率抖动功能，降低EMI
( e& l6 D3 D, q- S3 B  `9 h3 k, l
# q  T: X* m8 D3 U$ P● 内置65kHz开关频率
& I7 Y  ~0 Y: J! |8 o( w
● 轻载降低工作频率

& z" H1 }; }  }) U● VDD宽工作范围
# \8 K, ~2 H/ b) r3 M
● VDD过压保护功能

● 内置前沿消隐电路

● 逐周期过流保护
; e5 b8 G- Z7 ?+ p3 x% Z
● 内置过温保护
" Z0 W  s0 Z; w9 |/ C; V
● 过载保护
$ A% z" r. Q; h4 p  |
% ~& l! y. z2 \* \" `4 i" P● DIP-8L绿色封装

基本应用

● 电源适配器
0 b3 V7 j( R1 ^" s
/ h: i" _) D$ D4 b* e0 C7 K● 机顶盒电源

. \5 _6 X& p0 p' \1 X5 F4 P● 充电器

● 存储设备电源

典型应用

9 g. n2 ~  G; f  i管脚排列

管脚描述

8 t$ P9 ~& @: \$ ~/ r7 g) D
8 T) l# |1 T# L3 G/ y# L! N8 x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。
* p( e. {# N, q& m5 a* p
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。

7 q" h- ?( s% z& ?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。
- d1 x7 v6 B2 k$ E
1 G7 L% w5 M" O" T2、样机特性：
& i+ ?2 B, I* ?0 J) H
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。
6 i$ j/ k5 ~& }  v  a. j
2.1、输入特性：

9 X  l0 R$ j! Z: c2.2、输出特性(PCB END)：

% w2 k0 X9 M( g7 w9 [/ R

8 n$ D0 Z  c* _" a7 N2.3、整机参数：

2.4、保护功能测试：
" Z+ p1 m5 K( G6 r8 \+ Z

# E5 p. m6 X8 b4 t2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：

& ?( q7 q" N* V9 G7 h! J

3、样机结构信息：

7 L" Z6 x8 q) S5 H' r  A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：
- L4 Y4 T" d8 h4 ~
. B6 B( R, Z) x2 O- S. Z3.1.1 原理图：
9 l4 ?7 M9 t# F" A2 S: j/ w
) i5 F% a% d' _! N7 z& F( I. o$ a, ]; B

1 V# j# M" L$ n2 [3.1.2、元器件清单：

6 R. \! j1 n( J) d% [) L0 O+ d3.1.3、PCB 布局&布线：
* Y5 S( j# T/ G& Y9 g- w6 l2 G4 a
. A+ Q" M. g9 v; I

PCB 顶层布局

9 I0 _' E1 h' t6 G( k1 h% l7 y! ^# i

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
7 Y  e1 k  J( Q# b
3.2.1、电路示意图：
3 H+ I( B- |5 ^9 l7 e0 X9 ~, e
% L7 D. m! V$ \3 s

3.2.2、规格参数：

; [9 T& R9 k% j8 {/ |1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

5 x) d$ S2 R7 i, k2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3 c0 u: E3 v7 f+ b/ E) t: f
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；

5 ~% H0 A4 t& j9 J4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
) ?5 `+ b5 B! e
, ^1 A" x; d2 E1 o) ^/ \  ]5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
: U/ a, a9 t+ Z5 n* t7 [2 z# g
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）)；

8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；
. n6 @& ]1 L5 M1 g; C- O8 h
9 `6 v  ], x: B! O! p; u3.2.3、变压器参数:
, x: ]: ^( m% a' ~6 G6 _( o
; \* s5 I% |: K$ |: x

" c5 Q0 Q* B. c  f7 t- v* }1 D3.2.4、变压器结构图：
: l' j) n" f  B1 ~/ p; a; X( l$ [

4、性能测评：

" _8 h% d; {- L0 ]4 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：
3 S) g3 B( _% F3 l# n2 S
6 P8 h# e- w/ S. _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。
0 l7 m4 b4 h" n  V
表 1 待机功耗

$ O' C3 R  p1 r' p. x& {  E; J8 |& v

表 2 输出 100%负载下的输入特性
, i5 w$ l7 o6 D- o  t8 r
3 R4 D, l$ L0 s

表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
* f% H6 Y7 V; k
. T; S$ Y% z8 f. x

表 4 效率测试（PCB END）
- p5 B8 J! \3 B5 i. J5 P
6 |/ m8 ^* l  L

  O( b/ [2 Q& z+ \$ {1 B6 T. R表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

4 `+ ~% |2 y8 e5 \4.2、输出特性：
. W0 _8 l  j. L  F  C" F
( D7 u) d. A" ]2 F# L$ B' m9 N4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

5 x4 l; t7 a, R% }) v

4.2.2、输出电压纹波：

: O% N1 z0 B/ P8 e" x: s& z7 l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。
8 b0 z0 ^- O1 Y: T( y

/ m+ c8 |, x8 u( k& `+ D

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

$ x' Z' I; a% u6 L" V

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

) ]" L' d9 E  ]( a" j% [1 A) C# q

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

- G+ _2 {# C0 ~) Q

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

4.3、保护功能：

1 z# Y4 H# ~% u4 ^4 U: }1 U7 X以下涉及过流保护、短路保护的测试。

; }6 G* T9 t9 }0 B" U4.3.1、过流保护：
  D8 O9 i1 m& z
% b" L" \. i" j( o5 m; ^  p/ K

3 \, L3 d' v4 ], n4.3.2、短路保护：
- f  y1 i. _/ H" Y0 s) i
% y4 j& p- ?/ H7 p* \9 Z1 w& r功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

7 S. Q, @2 v' b$ b6 `4 b, D0 \+ r

. W; Q4 E: f" p1 }, h- `# o8 u6 J4.4、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。
) h- B, _3 L- u! s
  A/ ]* J3 F! F& \9 Q

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

& w' h9 Z" H! r, B4 s! K" \4.5、动态测试：
: V5 h. L; Q" O8 Z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)
+ P" t; ?! z6 \3 [4 g9 [# f

: I" q1 ^3 U" s$ O  `4 F. t% E

AC90V 5ms

- c5 c3 V' T. |3 z2 \

AC90V 10ms

! c; j  D4 F4 f; L

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

/ l& G. A' N& E8 R

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
" U/ P* V& V( `

AC90/60Hz，100% load

1 S( M* I: a) c/ U3 n

AC115/60Hz，100% load

% I: q' t; _  ]5 ?8 |! E: ^

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试
) @$ y; {- l" o

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

8 I4 O% o6 m! y) }- Y8 M& h7 W

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

* ^1 N* L# V9 i& G/ l/ T5、EMI 评估测试

测试条件：
7 u& ]. o7 U* O
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

输出负载用大功率电阻；

限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

+ C4 e3 \' X0 \) m1 h6 }

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

4 a, V3 @. [6 t; P

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试