18W电源适配器方案：功耗、噪声、保护功能等问题全解决

概述

上一篇文章我们介绍了基于思睿达主推的CR5244_12V1A 电源适配器解决方案。在本文，我们将介绍基于思睿达主推的CR5149TJ_18W电源适配器方案。

01、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采用了思睿达主推的CR5149TJ。

CR5149TJ_12V1.5A工程样机示意图

关于CR5149TJ

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。

CR5149TJ芯片特性：

●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

管脚排列

管脚描述

典型应用

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。

02、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：

03、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＝46mm?；

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：

04、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：

05、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）

关于思睿达微电子

思睿达是专注于ADC、DAC、PoE和DC/DC 芯片级解决方案的高科技企业，目前同步推广启臣微全系列产品，希望将启臣15年在电源行业这份积淀，这份坚持发扬光大。思睿达同时也可以提供芯片级定制服务。

多种方案，欢迎随时交流沟通。思睿达联系人：何工 18923426660，E-mail：manjie@threeda.com，欢迎来电咨询，申请样品。感谢！????

审核编辑：符乾江