关于功耗、噪声、保护功能等问题，这个18W电源适配器方案全解决了

思睿达工业通信芯方案 2021-12-17 797

描述

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。

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。

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：

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：

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：  T_{ON_DELAY} @ AC90V，100% Load  T_{ON_DELAY} @ AC240V，100% Load T_{HOLD_UP} @ AC90V，100% Load T_{HOLD_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 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） 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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