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

  w  K3 l) C! O5 L3 `
) u8 Q4 l# G% ?! V& j$ B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。

) h7 J# |$ x+ ^8 s2 A* Y1、样机介绍：
  U9 ~; v3 V2 Q( z& a, k2 l! H+ h
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。

, j$ ]7 X# P& U1 d

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

+ w' A3 H; a! M. \7 vCR5149TJ芯片
: i, K6 e6 @+ H: o4 K$ R" ]# e
1 R# _( l# j" B. T7 L8 g2 ~/ zCR5149TJ 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
/ |; e; m0 L) T. Y6 Z
0 g0 b) T" O+ W. Z! ^5 U● 较低的启动电流 (大约3μA)

8 c, ?$ p. o9 }- s; Y* I* a● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准

● ‍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
. ?  {3 _* a" F+ p; V* ^; f. m
● 内建频率抖动功能，降低EMI
! ]/ k/ M3 \5 H% K  a
● 内置65kHz开关频率

● 轻载降低工作频率

- }( g- e0 S+ m● VDD宽工作范围

● VDD过压保护功能
0 b, m  t( u4 C$ J  B% ]* P: |
$ |* F9 i) X- D/ M& y3 `9 f● 内置前沿消隐电路
7 q( ]9 R. f* [- i7 @, V
● 逐周期过流保护

● 内置过温保护

● 过载保护
# M" K1 q; _0 s8 d7 F
7 y5 z* M5 ?! D2 R, h● DIP-8L绿色封装

基本应用

● 电源适配器

  Q( k# r' M- T! j) W! t● 机顶盒电源

# [: P/ g! r' A. q- ~: J● 充电器

6 N! ]2 ]7 U  p6 m6 K● 存储设备电源

' g4 u, D" o, b( E$ D4 W典型应用

管脚排列
  X/ r# U0 C* Y$ O$ U% i" T

管脚描述
3 W3 q) r: C+ r! s! b
5 z5 r  w& j8 o" Y6 `

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。
; t% k9 d5 P. L( p
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。
; U. b+ ?, t+ j. G6 W( V* C
: U* |1 e4 a8 Q* t2、样机特性：
% ]; Z. m4 D# G7 {4 b
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。
: l. [3 v& i9 P; W
2.1、输入特性：

% x" e' I* k! ~- z1 r* \6 f, Y2.2、输出特性(PCB END)：

7 F) {9 e  `* ^2.3、整机参数：

* H* a$ I7 H+ I3 u' _/ B. I

2.4、保护功能测试：
8 j! ^* `; g- @$ W. L, n5 p5 z+ t

2 O8 x8 b7 s6 f9 G. T2.5、工作环境：
; `  i* a" z% v! q3 R
5 T2 V2 z+ X. B8 E; Y% }' |8 o

2.6、测试仪器：

$ S' p$ o& _$ \0 A3 A8 u

$ N, h8 w# w9 {' T- _0 r3、样机结构信息：

- T, a6 E% U) J7 m2 F0 N  m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。

9 e' }( ]4 e/ l6 @* D, w3.1、电路原理图及 BOM：
' Z, r8 T# K- q. g( D* u
3.1.1 原理图：

4 b% R* p3 k8 E

6 C% R; }+ \: ~2 _; V( e; N3.1.2、元器件清单：

( Q* E. i% I$ v0 q- N% R

9 O% j7 k! [5 D" j! r1 C3.1.3、PCB 布局&布线：

PCB 顶层布局

) h$ j! Z$ u6 _* P

PCB 底层布局

3 W( w  `. z& ~* \3 e2 q

PCB 底层布线

4 m' D9 j# _) m4 w" W1 C  j3.2、变压器绕制工艺：

3.2.1、电路示意图：
8 i' Q9 z/ Y2 p$ R$ Y1 W
' |, T4 W; w9 k6 d  r4 [6 ~

3.2.2、规格参数：
' M, L6 p! v% U; c3 `8 `/ m
) e$ z: m  O; J" U* q% m1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；

2）材质：TDK PC40 或同等材质；
% ]) l! G7 S( G, f4 _7 d
5 z) |5 G5 }" B; _5 O3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
, c& Q# U3 ]% _7 }7 X
4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地

# k1 n/ i0 H3 a5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

  U) [0 i) t0 K5 k" _" y3 f4 s6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
4 K9 A& j" m$ \+ F+ C8 g
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）)；

1 P# O# h; ]% C- e; ~+ B( J8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
/ Y, F) K5 X3 c2 L, z6 O7 L' m% Z
- F9 D8 q' v% e! ^$ L. a1 ^9）成品要求:浸凡立水；

5 G* Q- D: x, H4 a5 O3.2.3、变压器参数:
8 A! T, L" f- x4 n. k  \
3 h- x; _4 l# m* L$ J* b) w5 a

3.2.4、变压器结构图：
- U( q/ O, K! {
; g- u5 z) T- y% t

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：
) S( h/ i/ B* J
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。

表 1 待机功耗

5 k0 f% {5 V, `5 L, l9 l: {) Q4 K" f表 2 输出 100%负载下的输入特性
8 C% _5 f. b- |7 X" Y& S/ b

表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

) k2 @0 y7 l% Z/ G2 }6 B

4 u5 w6 o9 ?( G% {- D  B9 m表 4 效率测试（PCB END）
5 k) z2 ~/ [4 ?: s* O
( n2 h' @7 P; ^9 Y6 `) t2 `

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
/ R8 v0 T6 `- M
0 o; N0 N/ b! M: a

4.2、输出特性：
$ _5 H! `) i% x4 y. {" H
4 h+ _' O' m" }+ q  z) L) _4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

  B3 A8 g+ a* {  a! p1 I% N" ^* s4.2.2、输出电压纹波：
1 \+ m5 N* i/ y3 x
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

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

0 V# H9 ^% @2 I) s) F

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

# F' u" \! f) m9 Y6 Y  ^; ^+ E4.3、保护功能：
( Y; g& m7 H3 n" ]/ a4 x
) n. I" e1 r6 c8 X9 H! Q, U以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：

) g, m! V3 v/ i/ R+ f' y4.3.2、短路保护：
1 \/ a" ?% v) d$ v/ f# }
功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

& x# Q/ @6 D; d1 B8 K( F4.4、系统温升测试
" ?4 Y7 C; m: J- @, @
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 ]% k- X2 m: s" E0 g

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
- S; y: b, V* h7 P3 V3 Z
: Y* p# F& J, e2 r3 a

: Y1 c! Z% V7 r2 l) n4.5、动态测试：
. w/ L, h9 s/ w0 I$ o) @) c" s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)

* \) o0 a+ D4 `' s" F4 V3 c

4 S) f, s4 N9 Y

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

7 M( ^4 i" e5 w* c

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

8 m5 A) k0 w0 M# ?4 R! g2 i/ G

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

5 W/ |) \! E) n! k/ w* V

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
" o4 B* u& `& ~1 |3 d- }3 A
  c- p) {, g% W" Z5 IDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：
9 X6 K  r1 M% l" M
+ w" Q4 U+ v! G. J" T5 `. h

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

% z( K3 K" _1 u  T6 |) S  C2 w

AC230/50Hz，100% Load

$ J: T. L  S* y9 z, P, v- m9 U

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

4 ^0 B: D  Y0 M. W

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

3 U& j) J, o& e( e* G1 w3 O; q% T

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

6 |5 ^7 r" S( v( U5、EMI 评估测试

测试条件：

输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

# A6 |/ m( s' H. R7 r; \7 ^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）

7 @4 E- F' H8 @% U1 N- i$ Y

AC120V/60Hz 传导 L 相

! J4 z8 }$ j! l2 s6 E8 d9 P0 m. @

AC120V/60Hz 传导 N 相

- D5 s( v+ r$ T. `7 W: U/ g9 W+ E

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

7 s4 j* s7 N7 r' B- w+ G