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

9 B& x  v+ v) @! {1 V1 U* D* B6 X
( O# t7 g# t* |( _* u$ 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。

. q; m/ v% m) y4 a( T. B- T( Y  @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。

1、样机介绍：
" r! n  _" J1 _, c7 z/ B# B, a
; N% k  Q; \2 h* n. X$ v8 B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。
0 R0 M* i6 ?! {3 ~" E6 O
# Z8 \8 _! j6 X$ z5 \

- f! p4 {4 I  `% N6 I

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

CR5149TJ芯片
- f( x, `, V3 T! f$ `# Q' y7 \) n2 B
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
0 y( w+ \3 V& H3 g& T+ e
● 较低的启动电流 (大约3μA)
. w5 @, n. e% }% S, g3 z5 T
4 {) N9 \% W3 v( u7 @● 全电压范围待机低于75mW
$ w; r2 {/ G( n* N, _7 a, |
● 满足六级能效标准
6 m* j' w* [  ?. b9 J$ @0 f
● ‍内置软启动减少MOSFET应力
  B. u6 @0 L" L
* w5 _- v7 q& d5 \/ u9 R, F  i● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波振荡
: r8 Q0 D4 p8 ]% U6 d1 c. O6 K
● 内建频率抖动功能，降低EMI

● 内置65kHz开关频率

" ?9 ^. m( A/ r7 N● 轻载降低工作频率
% ^: k1 ~2 }/ N2 l6 `; i
● VDD宽工作范围

● VDD过压保护功能

; U+ M! D( i: c% G7 u+ t● 内置前沿消隐电路

● 逐周期过流保护

# q8 L: }( ~1 l# @% r● 内置过温保护
5 R2 M- e3 G2 e6 Y. \
● 过载保护
1 {% G1 v1 i' g  x
● DIP-8L绿色封装
+ S7 X* \: j; n' C( Y1 p- t/ R
, |6 T6 y4 e3 ]3 U基本应用

, V% w9 \4 ?0 u● 电源适配器
. O& n) ~4 n( i- z/ E
● 机顶盒电源
8 t/ F2 v4 g4 X* F8 o/ _+ j+ G' w
" Y% G* m- W4 f, E  q- \8 D% H  N/ G● 充电器

* E' `6 I" p* B& B- G● 存储设备电源
' U' r; z. S5 M3 ^, l
典型应用
+ \! _8 V0 f+ @
/ [; B5 Y! ^1 Q

3 w0 E6 L* L9 H0 e管脚排列

管脚描述

8 m8 [( z4 o$ T" _! ^' [0 i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。

; s) B$ C0 [9 U/ k, Q4 b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。
1 [$ [2 U7 A) {6 t8 K7 T( 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。
' ?* M  h- }" z+ w( E! h
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。

2.1、输入特性：
2 C, {2 E% N8 m2 N- `0 I$ I

8 p' n! q8 I3 j) e1 [5 E$ d6 f2.2、输出特性(PCB END)：
- @, [( v! m; C0 O8 E5 u
: S- ^/ f$ M9 l; n6 U3 `

5 [( z4 l) b% x: P$ }2.3、整机参数：
* F' v, N0 @- J* Y' U6 b

6 P; W7 P+ |# m2.4、保护功能测试：

: A( ^+ U! m: b& f* ]2.5、工作环境：
; w+ z* W5 V2 H& k9 X/ x

2.6、测试仪器：

3、样机结构信息：
' A' U8 x, v, z& V0 E
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：

3.1.2、元器件清单：
/ {6 Y. H8 U9 s7 H% t

3.1.3、PCB 布局&布线：
: r; G% ]3 G1 l6 z9 i" s& d
: N9 |' I& u/ x; N7 g0 @" R! J

PCB 顶层布局

) `' C& \7 O. C0 w+ N

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
* m0 U3 @+ c- A6 E
* t, K) M7 V+ |3.2.1、电路示意图：


6 `/ x% b+ i4 N. e) q* n# y( [- E

3.2.2、规格参数：

. U$ s" d4 x8 g; L9 L5 |" ]; Q9 I1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
0 r* ?* D2 @: n; T/ a
- P! C# `) `9 n# Q0 D: n7 X8 F9 P2）材质：TDK PC40 或同等材质；

3）N1、N2: 2UEW 漆包线；N3: 三层绝缘线；
$ j: h: w! }2 C: m3 S( K; v
' V3 k1 R' Q; C4）次级绕组从变压器顶端进出线，磁芯接地
. W3 [! \- E& @. h9 q
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）；

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）)；

7 _; }0 s2 u! s" N$ y8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
: h! W- p8 E6 z9 C
9）成品要求:浸凡立水；

3.2.3、变压器参数:
# Y& l" T. h# v, E

4 x# Y. g1 k/ W! \* ^3 Y3.2.4、变压器结构图：
* }2 j- W8 Y) z, O
+ d' z$ a( ]: y! n+ V" m& r. ^$ g

4、性能测评：
, v; n/ L. W- l" g7 C5 n; j1 _' |
3 q- o) D+ W/ d; i) |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。
- `9 q* A, q) t! f  B$ W' O
4.1、输入特性：

' L8 \. r3 k7 V$ Q$ X6 R" l4 G4 X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。
  [1 R7 N7 l& }6 K1 _
表 1 待机功耗

表 2 输出 100%负载下的输入特性

! _# t1 V* l+ e8 W- S5 y

0 S0 `, t9 y) m& m' T- ?5 i/ N6 g! `6 X表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
! c4 z% B7 U2 ]8 ]. u

表 4 效率测试（PCB END）

% R/ v5 \( f+ A3 i) b

表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）

9 c7 G9 z0 s3 t2 E

8 I3 G( n( s8 |- o8 n4.2、输出特性：
' u0 T; r; H9 N9 i7 o7 u2 L3 h
3 i- p4 R$ K/ v6 ~/ Z2 ~4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）

' q7 I- A% E  A  r1 i& y' G! d

4.2.2、输出电压纹波：
4 Z, V8 T/ `; H! E+ d
' u* v! g2 u2 K+ }- U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

- W3 p$ }5 u! U5 z, n

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

5 Q3 L, R/ c+ c+ u( x& `

R&N @ AC264V/60Hz,No Load

8 f/ h" ^) E* b! R# K. f' @

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

3 Z6 W/ \& Q! f. f& U4.3、保护功能：
5 B1 F' Q4 @. g. d4 g
' O4 O( a# N4 J* x3 |以下涉及过流保护、短路保护的测试。
( p7 s7 M4 q4 a  ]3 F7 a
4.3.1、过流保护：

4.3.2、短路保护：

2 N. a) F3 t  E3 }% Z! I功率计电流量程 2.5A，开启平均值模式测量。

4 h7 w9 q( N# F/ q! Q' K' ^

8 N3 e7 @/ ~) ^5 a! ?% _4.4、系统温升测试

8 b- ?& P' n0 ]# [) S8 }5 e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 O' ?. q& d2 x" J% [# u! w

测试样机及配套外壳

温升测试：(℃)
! U/ v- A2 i4 F  |0 N

4.5、动态测试：
' d* D, x" F1 ?6 i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)

% F) w' w1 V5 p

AC90V 5ms

1 P+ }; A+ i; j, D5 H* H+ r

AC90V 10ms

2 d( Q7 I& U$ a5 x' H4 U  a

AC264V 5ms

) r, U/ I0 P+ @  R

AC264V 10ms

4.6、系统延时时间测试：

2 d- Y: v; W' O

TON_DELAY  @ AC90V，100% Load

4 u$ Q+ `' V/ t3 a6 F. n+ p

TON_DELAY  @ AC240V，100% Load

! J( @4 `: l! i5 [2 ~

THOLD_UP @ AC90V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形测试：

& t4 b4 M4 ^0 N, ^: g; [/ zDRAIN（蓝色）端、CS（红色）端波形图：

AC90/60Hz，100% load

AC115/60Hz，100% load

AC230/50Hz，100% Load

/ N) E/ J/ W% D4 p, N9 ], k3 A

AC264/50Hz，100% load

其他波形测试

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

+ d2 P2 I# w. F2 u测试条件：
9 e/ v3 O5 G' l, K( F
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
+ H: B5 v$ a/ X+ h6 R) D; w3 d
" R, r5 |: b  i3 J: _) v输出负载用大功率电阻；
$ z- i% j3 B8 T; T2 A
3 _. U  i* }' h1 L8 Z; @& i限值标准参考：EN55013、EN55022B。（辐射测试结果仅供参考）
( j) A* u9 z* Q( s, z

AC120V/60Hz 传导 L 相

6 B/ E" `# k' \

AC120V/60Hz 传导 N 相

AC230V/50Hz 传导 L 相

AC230V/50Hz 传导 N 相

AC115V/60Hz 辐射测试

0 C3 t( B4 C1 d6 S' r- [

AC230V/50Hz 辐射测试