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

) g; R, h9 v6 C" B; e8 A6 j
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。
; O3 c8 G9 l+ _
) P% g( j% `0 {0 Q# l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。
7 ]# }9 q* ^' U: @: L
; K- t. u( E, _( L' M2 B2 l1、样机介绍：

5 U% {- K- Y; V2 r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。
2 `$ |- t% t. j( S$ l/ F

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

3 d) x$ b: L9 Q& y  x9 _; R- hCR5149TJ芯片
3 a; k% [/ U1 K  B
2 L, x8 P/ V" \# I- J) J! |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。
/ W( ?& o& f7 p5 @
! a* H& V$ f. F$ P; P% k$ B4 D特性

● 较低的启动电流 (大约3μA)
. T! _7 O/ P" y
! `0 }& D4 ^7 p  ^4 l/ O- p9 u● 全电压范围待机低于75mW
+ y3 R, H- ~0 [
● 满足六级能效标准
) B! N6 A1 v* ?4 L
3 \0 s6 p/ c6 e- C2 R% p! i8 m● ‍内置软启动减少MOSFET应力
: j7 q8 v2 }2 E3 B- p% L
● 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
+ i3 `/ t: ^2 A1 w6 @. I
, \2 |% N) q& W0 v) [● 内置65kHz开关频率

$ M5 Z6 m& D' A' L9 N7 _3 V0 t; p& j● 轻载降低工作频率
2 q5 B* {* a# E4 o' U
● VDD宽工作范围

/ N! K4 l' `+ `1 Y) x● VDD过压保护功能
5 b! H/ n2 g# _# \
● 内置前沿消隐电路
# ], l' |+ a: ~, J* d* y9 @$ G
- Z1 g  Q0 [( A7 k$ X0 H● 逐周期过流保护
; B# W$ r0 G% {% b6 C
( a0 s! E. m5 _0 F6 \● 内置过温保护

● 过载保护

- g( b& c( a# ]- r/ x- i● DIP-8L绿色封装

基本应用
/ J# R+ F9 B) @7 ]% U5 f1 e* m
0 f# p! U4 q; x● 电源适配器
# q& @+ [0 A7 ]3 }$ u
● 机顶盒电源
, X+ U+ ^2 }  A5 p% d3 g
  }, J7 b$ f0 `● 充电器

* d7 E$ S6 b6 W9 h4 F● 存储设备电源

" e: k* V" w/ q0 {典型应用
6 c6 b  x- R3 C" J2 {* N
/ k8 ?6 l; W; A8 c/ z

管脚排列
. ^+ Q3 p/ e& f

管脚描述

8 M  P) V' y* n5 t; L

+ `- ?; a- l3 H8 I6 z
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。
, O5 T- R5 U0 D5 H" s$ a
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。
. E$ O; E0 z; M7 L
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、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。
: t3 y5 p* H! G% {* o
; I9 }6 Q9 h. q4 O& B; A! r  }; p! g) I2.1、输入特性：

+ x% B: l- Q! t9 i0 z. h) ~3 `2.2、输出特性(PCB END)：
; o: t( k7 {! a7 |5 j' ?1 z6 z% s  w
/ g+ U7 h+ I2 ?* k7 R, @

# H0 R8 s  f3 [" K6 E7 G9 @: ?' k2.3、整机参数：
- A& c. @+ V) @2 l% ^" `

, G" p$ L7 g9 Y7 \% G+ i0 Z. O3 M2.4、保护功能测试：

7 q; q: V9 r0 g8 y2 g$ j( W: V( `

9 e$ [4 l, G! A, c! ^2 ~2.5、工作环境：

$ \2 |$ R6 c' d! X6 h

2.6、测试仪器：

! @" f5 ^! S6 Y3 g1 x' z, C% s3、样机结构信息：
; h% y' H! y7 c9 I0 o, g: a! O# l
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：

3.1.1 原理图：
4 U4 _) C$ U; [2 f' W
5 |% P' Y+ e( f4 E( X

3.1.2、元器件清单：
( b4 J" x3 I/ f

( D& U2 }! f9 P- b) K1 ^3 }2 C6 j3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

PCB 底层布线

4 M& ]- i0 d5 v! w! a# Q, N6 Q0 A& B3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：


3 ?- E+ u' l' C5 [

3.2.2、规格参数：
0 g6 p0 N1 \3 f, G: a* v& F, \) v
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

2 J; S, [) q, R7 E  z* s2）材质：TDK PC40 或同等材质；
9 F: R( i, d- L' g: p
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
: l1 \! l* H. s8 H  T( u
9 N( e) D2 R6 w5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
! m, j$ R; q7 @# k, H% s5 C8 J: r# w% x
$ y4 p$ y& s2 ]8 z. O: G: L6）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）)；
" A' n9 l% y4 O" ~4 r7 L) ^6 S# @
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

5 }$ v& c6 G7 d5 s6 O' y- G% L9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：

: D5 N- X2 S/ X& q0 j, J0 X& [

4、性能测评：

6 H$ W" ~& ?( P5 ]3 D9 H% j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 a8 ^7 }7 k: y3 ]
4.1、输入特性：
& F( `! ]. A6 |2 Z# ]0 }
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。
, B/ O! d7 {  [& X" e
表 1 待机功耗
" r1 S  \1 t% b# |9 c

表 2 输出 100%负载下的输入特性
0 B2 J2 B0 R# R8 `9 G5 ~

' z/ I% F0 @" }2 p! N  ]表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

表 4 效率测试（PCB END）
* p9 U7 t% s/ g2 O5 i2 j, g3 i+ U

" C$ R* ^1 H7 _表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
* f! l) _; J  q' Y1 N) I* w) c' a- }

4.2、输出特性：
! J' H/ z+ Q" v& h* K* p9 L9 H, t
3 O7 D% U, \# z3 E4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

4.2.2、输出电压纹波：
; x4 `& v# t6 S" A
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。

7 r- B( k- F, s) s$ @

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

9 L( Z8 d5 Z% a1 F8 j/ _

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

# ?7 P' n* N8 m& h1 c8 e( k4 A

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

& p& z) W0 x  M& U+ k# B. z4.3、保护功能：
' c3 D- E0 E% b/ ~) H0 t
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

5 H* u6 E6 V9 C, D8 |4.3.1、过流保护：
8 f7 C0 B7 Q: S' q/ B  s! F) q

* ~# M- o# P* R1 c* F; h/ b, X4.3.2、短路保护：
8 ]- \; A; O7 _8 [7 W
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
! {6 S, s- \6 [1 o. P- u

: \% F9 Y. ~/ g+ G3 K- z4 K* j
4.4、系统温升测试

' X1 C" x4 _9 U; q' 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。

- @6 ~% @- V6 H" {! E2 m4 F4 z) O  B

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

4 p" S" v* L5 p9 P4.5、动态测试：
$ g5 H3 n( I% S9 j6 x# ]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)

! M, ^6 R! S7 a6 e

% {$ h$ T' M4 d6 W

AC90V 5ms

AC90V 10ms

, @: U( |; S+ u$ s8 U0 K9 z

AC264V 5ms

* |9 Z# n$ s2 e/ v; ^0 p

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
0 m( I0 b% z4 `* A! q- ]

3 [: c2 g. D: L5 o5 ]  d

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

- P: X" n5 X* d$ I% M/ \3 {

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

# D. X. c* ?/ ?$ w, G% O+ m

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

% V$ r) N5 E7 F0 [6 X1 K9 G4.7、其它重要波形测试：
- i8 Q5 |+ X6 h( B6 @. p
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

  c8 L0 c+ n7 s3 }1 ~% Y

AC115/60Hz，100% load

0 b0 ]) b, f! T2 b' X

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

6 P2 C* B5 g7 G: v& w

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

5、EMI 评估测试

测试条件：

输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

9 x# ?( G8 L5 R; R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）
$ W' f+ ^, k8 V+ H: a& ]; W
' B" y" b% n8 A; @7 I3 K: k

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

- F/ _9 s% f- v+ i

AC230V/50Hz 传导 N 相

0 V* {4 Z; B' `5 C; Y2 y  p0 ~  P

AC115V/60Hz 辐射测试

+ R5 m3 f3 ]! D% c- N1 n  M4 \% C3 K2 \

AC230V/50Hz 辐射测试