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

5 a# [+ m# k; Q! ?- e: V' S$ z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。
- Q: y0 ~1 C! q& \
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。
% C/ ?! c5 W) K0 v
# a1 |" L' ]9 R1 x1、样机介绍：
/ m% H8 f( K$ y6 e
7 {3 B: A/ w7 t1 n1 r4 o6 d8 j' w4 Y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。
% \5 L; f9 [7 p2 E
* W9 @* s0 D& Q+ i$ f, v5 }

. L3 R4 Y- h; J6 J3 Z

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片

' f1 O+ l- k+ v& h) wCR5149TJ 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。
' s* o; G/ p4 D1 i' {. f
特性
/ b# M( _, ~( |) t5 g7 T  Z# x
: D$ X( \! V: u' \7 |) S● 较低的启动电流 (大约3μA)

' x( V, I6 ]* ~* }& i: L  I/ a● 全电压范围待机低于75mW

● 满足六级能效标准
5 L* B" _  H4 V5 z/ T
● ‍内置软启动减少MOSFET应力
7 J2 x! b  O0 W6 ^
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
# D+ ?- Q3 c5 B$ Y! ^7 K+ L( W
● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率
- T& ^$ U0 p6 p. F  y
6 h) \* A6 O# s0 ^" k1 _) i4 N● 轻载降低工作频率

$ F( z* e% O1 s( O) z- h" n● VDD宽工作范围
! g( K" {# Y: e6 z2 s. i' g! `
4 X' M0 ?) }) h/ W5 M0 E. Y5 K! o● VDD过压保护功能

● 内置前沿消隐电路
, E9 h1 _7 d  O7 a0 Z9 M7 M2 A; U$ H
● 逐周期过流保护

3 _3 M3 X3 ?3 f+ ]● 内置过温保护
+ m) p4 b8 v+ H2 ]' F0 p" k; s
7 C& O, ?3 W3 ^● 过载保护

2 R- v5 ^. K8 T% \● DIP-8L绿色封装
3 ~7 k8 \9 x0 v  A+ s  [
: C+ {7 R( c# I3 v( k/ ]基本应用
! i/ T6 y1 h6 b7 R
% L  q( s$ a  y) x● 电源适配器
6 ^" p3 q0 x8 `# I% z4 V6 |& I1 {
+ c* I/ f1 o: }0 n( @' k● 机顶盒电源
9 k5 U3 q; A. H) g" B
' L6 u5 `1 i: `. I9 z3 s) q● 充电器
1 {' G$ t) ^) H# f+ Z
+ y( ~- @$ k/ R; Y● 存储设备电源

" \" R" o, L- ~, K典型应用
) H6 Y! ^8 |( \. f
& a0 I( j( @8 U; ]" Q4 }) a) s6 U

管脚排列

管脚描述
* v, k+ E; }7 P, u1 O* M2 d
4 y$ Z3 t$ D" h3 u' k6 K6 }

4 j5 r6 ^) R( ]+ r8 y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。

* B  }  o. i5 E! k" ~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。

" m) e0 ~, m+ ^4 \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。

5 Z0 f9 R  g3 ~% J( J6 E2、样机特性：

7 X- O9 j. W. [( Y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。
, L8 I, ~# d1 a! i2 d- M
: }7 R, o9 R0 m0 g6 K. [! ^! T7 p7 x2.1、输入特性：
- g( t: x+ l* Z9 W- q; ^9 D

2.2、输出特性(PCB END)：

3 l/ ~4 j4 ]  `2 H' d; S2 ]/ r

4 |5 ~5 w0 b3 N6 N. a7 h/ g2.3、整机参数：
! R- e. ~' L+ H% N+ y* i4 d- w0 F( F; G

' w* c6 C* A( j- y1 |9 R2 c+ _6 n2.4、保护功能测试：

* e5 L, J) Y, E" h! s2.5、工作环境：

2.6、测试仪器：
9 n) b" B7 o+ C& q$ @% A) q

3、样机结构信息：

) ?+ B0 L/ J6 O8 _6 q" k6 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。

4 o- G  ]  C: b  i. v9 Y, r7 Z3.1、电路原理图及 BOM：
0 n7 @: s* v. S6 T" ~/ W
3.1.1 原理图：
8 w4 G7 h0 X$ u4 ~+ V7 e2 H
- f% F% F6 d, V! Z. F

1 z1 d% x6 ]% L; x$ Q3.1.2、元器件清单：
. a5 N- u& R5 ~3 n( K. |) Q

5 k: x) v: g% g7 d! R- W  V3.1.3、PCB 布局&布线：
7 t/ X# i- i3 R

PCB 顶层布局

! p" }. t# W& E5 |8 @  A( F

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
  o  I3 i3 \" s7 ?. j+ Z
/ M4 h; W, E) [/ q( ?3.2.1、电路示意图：

+ l" u: D4 @8 x' C- z

3.2.2、规格参数：

1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
# ?. t* P9 s% f% Q' Q& U
0 Z) ^9 Y  Z4 D9 c) p2）材质：TDK PC40 或同等材质；
* k' ]6 z7 F* X- K1 w1 r6 k/ k
3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；

3 Z5 b! X; F# }  @0 r( H4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
0 G4 x" m* Q* y) J" m7 a
* V3 e( ?3 r( _' W3 s  m0 K5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
$ L/ |8 }' r# O/ e
6）初级绕组感量 Lp：1.8mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
! |" x  `. w9 T! E9 U- 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）)；
4 B3 y4 f9 A$ K* }9 p/ Q# [
; X9 n9 A, _% Y1 ]- W" O, Y8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；

9）成品要求:浸凡立水；
9 a/ R# a: v, C
9 M' |8 Y5 O2 b- P1 _+ U$ L' |9 F1 a3.2.3、变压器参数:
4 X7 {2 p1 `3 N! E( T, ^
3 i! X, w! d2 N9 H

3.2.4、变压器结构图：
" v& X2 |- C5 ]; V

4、性能测评：

: M* V6 c; l& H( I* f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。
- o9 ]# U3 r1 d  [: \
7 n  z2 V9 x9 Q2 j3 F4.1、输入特性：

( {2 O5 \4 h$ m& B) 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。

) [3 F/ o' P" e1 M  O6 a表 1 待机功耗

. f; ?( S% c& O8 G; H' E

: W8 l: L: X5 d5 s8 v表 2 输出 100%负载下的输入特性
% l" q& D# Y- Y9 K% ~( Q# e5 R

表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）

* L$ C1 ]! o6 t; z0 M' f表 4 效率测试（PCB END）

8 p% E5 N6 ]5 l表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

3 H5 H9 D: o$ Y  [: L8 a. H

! q  e5 V3 O( p4.2、输出特性：

4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

: n9 y1 @5 z$ T" s4.2.2、输出电压纹波：
7 K. q9 ?! V3 W4 B6 P
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。
: c1 h' A( b! {" Y4 Y0 ^: w! X

6 g* S  m  {1 d& K4 v

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

1 S' ]: A$ c5 d% c) c  X+ v$ W

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

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

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

4.3、保护功能：
8 T) x: ?) a7 C4 W+ U  v* s* M4 B
9 \! K; _0 W' C* |1 R- L以下涉及过流保护、短路保护的测试。
. M* ], C  G, x* i: g* ^9 s
' P' l* h2 Q1 F/ e  h% n4.3.1、过流保护：

$ g3 C3 s0 ~( N1 E

5 ?  `  S0 i6 H% D5 V, K4.3.2、短路保护：

; u" x. e9 g- X3 v1 [功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

4.4、系统温升测试
+ C* x4 t- D' y  u3 a" i
! K5 _# Z# H: E7 U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。

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)

% P! G1 q8 p2 t7 y. q0 n

+ e% y, q9 \/ g0 v" v4.5、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)
. y4 B* P3 ?: A8 Y
7 s; ?" i. \: r1 w% R, h

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

) h5 h4 q6 r! x& a( _4 r

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：
8 T5 `1 V! t9 g4 s

+ D) U6 o5 L, M; ~  T

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

- z: e7 h; x9 {9 p7 K- @( f

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

/ i* ?. B! p8 e8 ~

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

* `1 U- ?$ {7 q: f6 n  Y

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：
& o! p8 @4 {! v; g
DRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

+ o0 M: P# m+ x6 f+ N+ @3 B

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

% k+ [5 R" q+ U. j4 b

AC230/50Hz，100% Load

+ s! z9 k( R1 H; x

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

2 j0 y' Z0 I& y7 R! w9 h: R+ H

AC264/50Hz，100% load 输出肖特基电压

7 G) ?0 t, G5 c& C6 d  ?/ t- p

AC264/50Hz，输出短路，VDS VCS 波形

5、EMI 评估测试

( C: K4 @! j6 I" Y' L测试条件：
+ p2 O. S$ G3 E4 ~9 v, f) `3 [
/ t1 }1 F6 F0 }5 `/ B+ ]; b: b输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

6 p( f0 j4 ~1 Y6 m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 e4 X* U& @8 r7 B1 \3 I5 w7 j

AC120V/60Hz 传导 L 相

AC120V/60Hz 传导 N 相

" N% B4 E* \, R1 a; W

AC230V/50Hz 传导 L 相

% G) I# B8 S6 y6 n3 E+ G- d. v% u

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

AC230V/50Hz 辐射测试

( c) \2 e7 n9 S6 Y' W' ]" x