18W電源適配器方案：功耗、噪聲、保護(hù)功能等問題全解決

概述

上一篇文章我們介紹了基于思睿達(dá)主推的CR5244_12V1A 電源適配器解決方案。在本文，我們將介紹基于思睿達(dá)主推的CR5149TJ_18W電源適配器方案。

01、樣機(jī)介紹

該報(bào)告是基于能夠適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率18W，恒壓輸出的電源適配器樣機(jī)，控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR5149TJ。

CR5149TJ_12V1.5A工程樣機(jī)示意圖

關(guān)于CR5149TJ

CR5149TJ 是一款高集成度、低待機(jī)功耗的CCM+PFM 混合電流模式PWM 控制開關(guān)。CR5149TJ 輕載時(shí)會降低頻率，最低頻率22kHz可避免音頻噪聲。CR5149TJ 提供了完整的保護(hù)功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等。軟啟動(dòng)功能可以減少系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)MOSFET 的應(yīng)力，前沿消隱時(shí)間簡化了系統(tǒng)應(yīng)用。通過頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，降低開關(guān)噪聲，簡化了EMI 設(shè)計(jì)。CR5149TJ 提供DIP-8L的封裝。

CR5149TJ芯片特性：

●較低的啟動(dòng)電流 (大約3μA)

●全電壓范圍待機(jī)低于75mW

●滿足六級能效標(biāo)準(zhǔn)

●內(nèi)置軟啟動(dòng)減少M(fèi)OSFET應(yīng)力

●內(nèi)建同步斜坡補(bǔ)償，消除次諧波振蕩

●內(nèi)建頻率抖動(dòng)功能，降低EMI

●內(nèi)置65kHz開關(guān)頻率

●輕載降低工作頻率

●VDD寬工作范圍

●VDD過壓保護(hù)功能

●內(nèi)置前沿消隱電路

●逐周期過流保護(hù)

●內(nèi)置過溫保護(hù)

●過載保護(hù)

●DIP-8L綠色封裝

基本應(yīng)用

●電源適配器

●機(jī)頂盒電源

●充電器

●存儲設(shè)備電源

管腳排列

管腳描述

典型應(yīng)用

樣機(jī)PCBA尺寸：66*39*24mm，是一款全電壓實(shí)現(xiàn)12V1.5A輸出的電源適配器。90VAC滿足啟動(dòng)時(shí)間的條件下，實(shí)現(xiàn)AC264V樣機(jī)待機(jī)功耗僅為70mW；全電壓輸入時(shí)平均效率>86 %；輸出接22AWG1.5米線能夠滿足最嚴(yán)格的 “COC_V5_T2” 能效標(biāo)準(zhǔn)。

樣機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力；同時(shí)具有“軟啟動(dòng)、OCP、SCP、OVP、OTP自動(dòng)恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。

樣機(jī)的變壓器，采用了EE19W加厚磁芯（PC40材質(zhì)）。變壓器繞制工藝部分，請見后文詳細(xì)說明。

02、樣機(jī)特性

以下表格為工程樣機(jī)的主要特性，具體測試方法在第4章節(jié)中有詳細(xì)說明。

2.1、輸入特性：

2.2、輸出特性(PCB END)：

2.3、整機(jī)參數(shù)：

2.4、保護(hù)功能測試：

2.5、工作環(huán)境：

2.6、測試儀器：

03、樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu)，變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。

3.1、電路原理圖及 BOM：

3.1.1、原理圖：

3.1.2、元器件清單：

3.1.3、PCB 布局&布線：

PCB 頂層布局

PCB 底層布局

PCB 底層布線

3.2、變壓器繞制工藝：

3.2.1、電路示意圖：

3.2.2、規(guī)格參數(shù)：

1）骨架：EE19W 磁芯加厚立式（5+5PIN）,Ae＝46mm2；

2）材質(zhì)：TDK PC40 或同等材質(zhì)；

3）N1、N2: 2UEW 漆包線；N3: 三層絕緣線；

4）次級繞組從變壓器頂端進(jìn)出線，磁芯接地

5）絕緣膠帶:3M900 或同等材質(zhì)；

6）初級繞組感量Lp：1.8mH±5%（測試條件：0.3V，10kHz）；

7）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.3 V，10kHz）)；

8）耐壓測試= 3.3KV 5mA 1Min；

9）成品要求：浸凡立水；3.2.3、變壓器參數(shù):

3.2.4、變壓器結(jié)構(gòu)圖：

04、性能測評

本小節(jié)對工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時(shí)序進(jìn)行了測試，以下詳解了測試方法及結(jié)果。從測試結(jié)果來看，以下各項(xiàng)測試均合格，能夠 滿足大部分客戶的要求。

4.1、輸入特性：

本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從 90V/60Hz 到 264V/50Hz)和不同負(fù)載條件 （空載和滿載）下測試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。

表 1 待機(jī)功耗

表 2 輸出 100%負(fù)載下的輸入特性

表 3 效率測試（1.5M 22AWG Cable）

表 4 效率測試（PCB END）

表 5 能效等級評估（1.5M 22AWG Cable）

4.2、輸出特性：

4.2.1、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率: （ PCB END ）

4.2.2、輸出電壓紋波：

注：紋波及噪聲在 1.5M 22AWG 處測試，測試端并聯(lián) 0.1uF/50V 的瓷片電容和 10uF/50V 電解電容，帶寬限制為 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、保護(hù)功能：

以下涉及過流保護(hù)、短路保護(hù)的測試。

4.3.1、過流保護(hù)：

4.3.2、短路保護(hù)：

功率計(jì)電流量程 2.5A,開啟平均值模式測量。

4.4、系統(tǒng)溫升測試

本項(xiàng)測試評估成品樣機(jī)（含配套塑料外殼）在 40℃環(huán)境溫度下長時(shí)間工作 時(shí)關(guān)鍵器件的穩(wěn)態(tài)溫度值。測試條件：輸入電壓分別為 90V~264V，輸出電流 1.5A。

測試樣機(jī)及配套外殼

溫升測試：(℃)

4.5、動(dòng)態(tài)測試：

輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為 1.5A 持續(xù) 5ms/10ms，然后為 0A 持續(xù) 5ms/10ms 并 持續(xù)循環(huán)，上升/下降設(shè)置為 3A/us。(1.5M 22AWG Cable)

AC90V 5ms

AC90V 10ms

AC264V 5ms

AC264V 10ms

4.6、系統(tǒng)延時(shí)時(shí)間測試：

TON_DELAY@ AC90V，100% Load

TON_DELAY@ AC240V，100% Load

THOLD_UP@ AC90V，100% Load

THOLD_UP@ AC240V，100% Load

4.7、其它重要波形測試：

DRAIN（藍(lán)色）端、CS（紅色）端波形圖：

05、EMI評估測試

測試條件：

輸入：AC120V-60HZ/230V-50Hz；

輸出負(fù)載用大功率電阻；

限值標(biāo)準(zhǔn) 參考：EN55013、EN55022B。（輻射測試結(jié)果僅供參考）

關(guān)于思睿達(dá)微電子

思睿達(dá)是專注于ADC、DAC、PoE和DC/DC 芯片級解決方案的高科技企業(yè)，目前同步推廣啟臣微全系列產(chǎn)品，希望將啟臣15年在電源行業(yè)這份積淀，這份堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)光大。思睿達(dá)同時(shí)也可以提供芯片級定制服務(wù)。

多種方案，歡迎隨時(shí)交流溝通。思睿達(dá)聯(lián)系人：何工 18923426660，E-mail：manjie@threeda.com，歡迎來電咨詢，申請樣品。感謝！????

審核編輯：符乾江