帮你解决功耗、效率问题！看看18W电源适配器方案有多给力
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2022-8-11 11:10 编辑在之前的文章，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。
1、样机介绍：
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。
CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图
CR5149TJ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。
特性
● 较低的启动电流 (大约3μA)
● 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
● 内建频率抖动功能，降低EMI
● 内置65kHz开关频率
● 轻载降低工作频率
● VDD宽工作范围
● VDD过压保护功能
● 内置前沿消隐电路
● 逐周期过流保护
● 内置过温保护
● 过载保护
● DIP-8L绿色封装
基本应用
● 电源适配器
● 机顶盒电源
● 充电器
● 存储设备电源
典型应用
管脚排列
管脚描述
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。
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。
2.1、输入特性：
2.2、输出特性(PCB END)：
2.3、整机参数：
2.4、保护功能测试：
2.5、工作环境：
2.6、测试仪器：
3、样机结构信息：
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：
3.1.3、PCB 布局&布线：
PCB 顶层布局
PCB 底层布局
PCB 底层布线
3.2、变压器绕制工艺：
3.2.1、电路示意图：
3.2.2、规格参数：
1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
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
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）)；
8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）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：
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：
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
表 2 输出 100%负载下的输入特性
表 3 效率测试（1.5M 22AWG Cable）
表 4 效率测试（PCB END）
表 5 能效等级评估（1.5M 22AWG Cable）
4.2、输出特性：
4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ PCB END ）
4.2.2、输出电压纹波：
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&N @ AC264V/60Hz,No Load
R&N @ AC264V/60Hz,100% Load
4.3、保护功能：
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
4.3.1、过流保护：
4.3.2、短路保护：
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
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：(℃)
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
AC90V 10ms
AC264V 5ms
AC264V 10ms
4.6、系统延时时间测试：
TON_DELAY@ AC90V，100% Load
TON_DELAY@ AC240V，100% Load
THOLD_UP @ AC90V，100% Load
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
4.7、其它重要波形测试：
DRAIN（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
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
测试条件：
输入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；
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）
AC120V/60Hz 传导 L 相
AC120V/60Hz 传导 N 相
AC230V/50Hz 传导 L 相
AC230V/50Hz 传导 N 相
AC115V/60Hz 辐射测试
AC230V/50Hz 辐射测试
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