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

0 n5 h6 e/ f# D- b& y# f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。

) u1 }+ e0 q7 O1 I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。
2 v0 v# w, P  n
1、样机介绍：
8 }7 g/ }1 i9 p6 R7 \5 f: t/ l. _* u2 c
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。
- o! k$ {3 x5 u( O" b+ J* l

/ B3 o9 w( n% }4 F: a5 |

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

' U" U9 ]) \2 l! v5 }' x: OCR5149TJ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。
/ A& h! p  P9 e3 K7 w
特性

● 较低的启动电流 (大约3μA)

) J3 I4 P, T  w● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准
3 w1 V, ~5 n/ Z  S
● ‍内置软启动减少MOSFET应力
! @! Y' F& ], x
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
: P9 U. x; r- I4 d% d
● 内建频率抖动功能，降低EMI

% C& ^3 s- s5 ]; n- g3 j● 内置65kHz开关频率

● 轻载降低工作频率

● VDD宽工作范围

* l4 h- {( A$ ~. b& A; c● VDD过压保护功能

6 a0 w( n- m7 j1 u- V0 f● 内置前沿消隐电路
) |* Q/ {) s" n3 O* o6 t) ~
& v7 e% v5 S$ [, }" m● 逐周期过流保护

: C5 i8 p7 I3 b& a( W; `, C● 内置过温保护

● 过载保护
7 b. P7 n! r# a2 p, u0 `5 t
● DIP-8L绿色封装

8 e% ]* Z3 _4 \# H  p+ }# s基本应用
7 ~3 n" n& Q# T: z0 h) n  x
● 电源适配器

● 机顶盒电源

! w; L; s3 U- v) M, v( f3 {● 充电器

● 存储设备电源
6 I% y0 g* [" T6 T7 D8 x6 v+ r1 Q
典型应用
9 E, x2 I3 x0 `) Q. D; Y9 r

管脚排列
1 k6 Z2 T. ?! O6 k- W7 J  A( }) H* o

管脚描述

( r( o( E: S' @

( A# m- P  ~' @. F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。

  F2 @% X8 [/ O1 {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。

2、样机特性：
: {* a9 A  l$ m2 a9 ^- m$ |9 J# d" x
1 R) i7 p. b# d4 t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。

: _) H! A6 h/ ~3 W( ~# \" x! @2.1、输入特性：

: \# Z( X; \9 p& ~3 c/ B2.2、输出特性(PCB END)：

4 L2 N4 r8 v5 Z& L; u2.3、整机参数：

& _' n$ M1 |6 M$ X; K+ f! X% \

2.4、保护功能测试：

) R. ^# ~) `* L* N8 @# q2.5、工作环境：
, I* h  Y$ X: H: q$ N

2.6、测试仪器：
; a- f) ^8 R/ e( m

6 E1 C+ E9 I0 S3、样机结构信息：

) y% Z# x: e. V8 X  W9 U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。

5 Z& B; K. M8 k9 S3.1、电路原理图及 BOM：

3.1.1 原理图：

+ V- k: g! M2 e" Y) |+ `$ ]

7 L7 o. i! z% i" T3 e  \& M# V3.1.2、元器件清单：

  e  u" U1 L1 i9 o0 R$ l

3.1.3、PCB 布局&布线：

) z$ y( U) V1 q' g3 [% z% @

PCB 顶层布局

PCB 底层布局

% h& _7 j2 l" Q6 b( n1 `

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
$ K6 ?9 G8 Q+ I7 X, N( ^# L+ T  g
: ?& I4 y& P: V7 i0 }4 Q3.2.1、电路示意图：
) g6 L* E8 l; \% G0 c* J
' V; d/ Y+ }# H+ g  {' s3 K

3.2.2、规格参数：

& D- q# e1 M+ l! L( u1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
- R9 a/ B. R1 x3 [. a; @
2）材质：TDK PC40 或同等材质；

9 J( U1 x* w, o& n1 T+ x/ V3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
( M, [6 H+ H2 b& N: B, M4 ^
  X2 b2 Z$ c3 D. v4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地

5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；

6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；

2 @" }1 Y; V# r$ _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；

  }/ q# k/ f; N+ z9）成品要求:浸凡立水；
1 y: q' U+ b1 n8 G
( x2 V7 J/ j& R6 [+ K5 ?3.2.3、变压器参数:

% q! a1 W1 S& ^5 }1 M2 G3 L

3.2.4、变压器结构图：
$ e# M3 e% H5 v

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。

0 `, h" \! S1 d+ a, N4.1、输入特性：
0 e/ O4 p8 p( D
  S# Q( G' E5 O2 Z' P+ f" M0 ~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。

2 y! ^! }- i" ?) S4 [* E表 1 待机功耗

. E: G$ ]8 ^5 D& E

0 O3 ^2 T1 P8 N% Q% T" L! S表 2 输出 100%负载下的输入特性
3 @% _1 a% S7 G- z' t0 p8 H3 Z

( I1 Q9 Z: B; L( ?  d表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

( D, P: _' L* J# T; e9 j表 4 效率测试（PCB END）
) l. d# h5 e- b4 L8 `, \3 H% `9 {
% z3 s& _+ Z6 ?( x

/ P! t# F4 J3 N0 X6 P" G2 x4 ?表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
0 A. U% I3 b  ]2 g/ L

4.2、输出特性：
  X- [1 p+ [3 S9 `& Z
4 i2 ~/ o) x- v" Y4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
. H$ @8 i; t; I
5 H( e4 o' Q% w

4.2.2、输出电压纹波：

7 A* q" m% X/ L  }% W6 ?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

( r+ L! [7 ^/ g

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

2 S  A# `3 n0 u" C' n: z$ q. d

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

0 K  n7 V' p! [1 I) }4.3、保护功能：

0 K$ ?* R* h) j" w% _以下涉及过流保护、短路保护的测试。
9 [& m9 l" r, h, q+ F8 H8 h
4.3.1、过流保护：

# y# A: @% G7 }9 r6 A7 T

) s& B5 Q/ H7 r5 p3 F% n4.3.2、短路保护：

功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。
$ K* ]8 R% J; v. V7 D7 r

& d) u& s' v4 J3 ^- a% l
4.4、系统温升测试
% ^3 k9 V  f) B& T$ E, n5 k
; @' L0 c3 x! M" ~/ @  c7 U* N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。

+ n- O1 {) @8 X  T. T

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

" w8 Z! X/ I  I) m( Y

/ B/ B/ h5 d0 K7 @4.5、动态测试：
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)

AC90V 5ms

$ I$ |; m3 n  ^* w

AC90V 10ms

& p) U$ G+ y) i5 h- N! U

AC264V 5ms

6 e* j9 b/ u! n$ w# p

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

0 o9 y3 T. h3 L- \3 |' @

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

& }" V5 y8 ], _0 b8 w* k

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

6 {9 e) h  q5 {& R: O4.7、其它重要波形测试：
/ D7 }" v  P7 D5 R0 ^
8 r6 g2 m6 F; m5 xDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

( g( ~+ \0 M' K/ _

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

5、EMI 评估测试
2 G) w3 z" v4 [
. T' w  D: z' R6 L测试条件：

! i/ I5 r$ A2 w: O% W) L; M& S输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
; d4 \1 x1 k5 Z  i0 F5 a0 C3 D8 d
输出负载用大功率电阻；
+ ~( |* m% T$ @& V6 v- F5 u" I0 @
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
2 o% t! _  V: ^/ D
% z; f* f! z8 N# M: ?# q

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

/ E# ]* ?8 E/ j. r9 m

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

4 ^2 a2 G+ L, t6 u$ s4 Q: U7 a

AC230V/50Hz 辐射测试