18V2A 这一档适配器,器件余量由两个工况决定:90Vac 输入时原边电流最大,主开关的应力要按这一档算;外壳密闭时热量散不出去,温升先到上限。下面这套参考设计就是按这两个条件做的:CX716 做控制器外驱,CX80TS065 做主开关,CX7538D 做同步整流,三颗分立,SiC 管和同步整流都能换封装。输出采用副边光耦加 TL431 反馈,90–264Vac 全压带 36W。效率、应力、温升、EMI 都有实测数据,出自诚芯微 36W DEMO 设计指南 VER1.0。
方案特点与适用场景
全压 36W:90–264Vac 输入范围内都能带 36W,不是只在高压段成立
SiC 管余量:800V 耐压,264Vac 满载实测漏极电压 524V
封装可换:SiC 管有 TO-252 与 TO-220F,要挂散热器就换 TO-220F
驱动对得上:CX80TS065 要 18V 开通,CX716 的 GATE 输出正好 18V
能效好过六级:平均效率 90.91% @115Vac、91.00% @230Vac,门槛 88.303%
待机 47mW / 87mW:限值 100mW
适用机型:
18V 输出的适配器与小家电辅助电源
扫地机、加湿器、智能马桶一类外壳密闭的家电内置电源
安防摄像头电源
电动工具、清洁电器的充电座
LED 恒压驱动(要恒流时 SEL 脚接 10–47nF 电容)
需要说清楚的一点:这套是外驱分立路线,副边反馈要留光耦(EL1018)和 TL431,器件数比合封方案多。换来的是 SiC 管的耐压、导通电阻和封装都能按机型单独挑。
系统方案与关键参数
典型规格
输入电压:90–264Vac,47–63Hz
输出:18V / 2A(36W),输出电压范围 17.1–18.9V
输出过流点:2.4A
输出纹波:小于 120mV
启动时间:小于 3s
电压调整率 / 负载调整率:±2%
平均效率:90.91% @115Vac,91.00% @230Vac(目标值 >88.303%)
待机功耗:47mW @115Vac,87mW @230Vac(限值 100mW)
EMI:通过 EN55032 Class B 与 FCC Class B,余量 6dB 以上
能效等级:DOE & CoC 六级
拓扑
反激 + 副边同步整流。控制器是电流模式 PWM,开关频率 100kHz 由内部设定,带 ±4% 抖频。它不是准谐振,变压器和吸收回路按固定频率的电流模式算。
电路要点
原边:CX716 + 整流桥 ABS210 + π 型 EMI 滤波(X 电容 CX1、共模电感 LF1 UU9.8 25mH、LF2 220uH)+ 压敏电阻 MOV1 + NTC。SiC 管 Q1 用 CX80TS065,TO-252。
变压器:骨架 ETQ2013A(6+2+2PIN),磁芯 TDK PC95,原边与副边隔离,高压测试 3750Vac / 5mA / 10s。
副边:CX7538D 同步整流,输出电容用固态 470uF/25V(EC3)并 470uF/25V(EC4)。CX7538D 的 VCC 由输出电压直接供,次级不用绕辅助绕组。
反馈:EL1018 光耦 + TL431,光耦供电并联一颗 102K 电容(C9)能改善输出电压调整率。
三颗核心器件参数
CX716 控制器
封装:SOT23-6
控制方式:电流模式 PWM,固定 100kHz,±4% 抖频(周期 32ms)
驱动:GATE 图腾输出,驱动能力 400mA,输出高电平 18V,内部 18V 箝位
前沿消隐 250ns,软启动 2ms
VDD 欠压保护:开启 21V,关断 11V;VDD 过压保护 31V,内部 35V 箝位
逐周期电流限制:恒压模式 1.0V 阈值,恒流模式 1.2V 阈值
短路保护:输出关闭进入打嗝模式,可自恢复
过载保护:FB 超过 3.6V 持续 75ms 触发
过热保护:150℃ 关断,140℃ 恢复
恒流功能(可选):SEL 脚接 10–47nF 电容到 GND,恒流精度 ±5%、恒压精度 ±1%;SEL 悬空为纯恒压
有一处要外围补:CX716 没有输入欠压/掉电(brown-in / brown-out)保护,客户规格要求输入端掉电立即关输出的,得在外面单独做。
CX80TS065 碳化硅功率管
封装:TO-252
耐压:800V
导通电阻:650mΩ(VGS = 18V,典型值)
连续电流:7A(TC = 25℃)
结温上限:175℃
开通栅压:18V
要更大电流余量时换 CX80DS026(260mΩ,TO-220F);只换封装不动参数时换 CX80DS065(650mΩ,TO-220F),静态参数与 CX80TS065 相同。三颗 SiC 管耐压都是 800V。
CX7538D 同步整流
封装:SOP-8L
耐压:100V
导通电阻:10.8mΩ(典型值)
支持 DCM / CCM 工作
VCC 由输出电压直接供电,次级免辅助绕组
36W CX716+CX80TS065+CX7538D 测试报告
测试条件:
Input Voltage:90Vac ~ 264Vac,47–63Hz
Output:18V / 2A
环境温度:25.8℃(90Vac)/ 25.7℃(264Vac),满载输出,密闭电源壳中测试
效率与待机功耗
| 输入 | 负载 | 输入功率 | 输出电压 | 输出电流 | 效率 |
|---|---|---|---|---|---|
| 115Vac | 2.000A | 39.65W | 17.858V | 2.010A | 90.53% |
| 115Vac | 1.500A | 29.68W | 17.858V | 1.509A | 90.78% |
| 115Vac | 1.000A | 19.76W | 17.858V | 1.009A | 91.17% |
| 115Vac | 0.500A | 9.93W | 17.858V | 0.507A | 91.16% |
| 115Vac | 10% 负载 | 4.25W | 17.858V | 0.214A | 90.09% |
| 230Vac | 2.000A | 39.19W | 17.858V | 2.010A | 91.59% |
| 230Vac | 1.500A | 29.51W | 17.858V | 1.509A | 91.31% |
| 230Vac | 1.000A | 19.77W | 17.858V | 1.008A | 91.06% |
| 230Vac | 0.500A | 10.04W | 17.858V | 0.506A | 90.05% |
| 230Vac | 10% 负载 | 4.37W | 17.858V | 0.214A | 87.61% |
平均效率:115Vac 90.91%,230Vac 91.00%(目标 >88.303%,判定 PASS);10% 负载 90.09% / 87.61%(目标 >78.303%,判定 PASS);待机 0.047W @115V、0.087W @230V(限值 0.1W,判定 PASS)。
115Vac 的最高效率点在 1A 负载(91.17%),不在满载;230Vac 的最高点在满载(91.59%)。写规格书时别一律写成满载最高。
关键器件应力
| 输入 | 工况 | SiC 管 Vds | 同步整流管 |
|---|---|---|---|
| 90Vac | 满载启动 | 223V | 38.6V |
| 115Vac | 满载启动 | 252V | 47.0V |
| 230Vac | 满载启动 | 468V | 83.9V |
| 264Vac | 满载启动 | 484V | 86.0V |
| 90Vac | 满载工作 | 280V | 55.1V |
| 115Vac | 满载工作 | 304V | 51.5V |
| 230Vac | 满载工作 | 484V | 81.0V |
| 264Vac | 满载工作 | 524V | 88.2V |
| 264Vac | 输出短路 | 416V | 91.1V |
| 264Vac | 输出空载 | 520V | 83.9V |
264Vac 满载工作 524V,对 800V 的 SiC 管还剩三成多。同步整流管最高出现在输出短路时,91.1V,额定 100V,余量 8.9V——次级管子耐压别往下压。
短路测试
四个输入点都测了输出短路:90Vac 时 SiC 管 204V、同步整流 38.5V;115Vac 时 240V / 50.0V;230Vac 时 368V / 80.3V;264Vac 时 416V / 91.1V。短路时 CS 波形正常,保护进打嗝模式,可自恢复。
温度测试
| 元件 | 90Vac | 264Vac |
|---|---|---|
| SiC 管 CX80TS065 | 117.14℃ | 118.50℃ |
| 同步整流 CX7538D | 96.37℃ | 102.98℃ |
| 输入共模电感 | 108.8℃ | 73.2℃ |
| 变压器线包 | 91.3℃ | 96.5℃ |
| 变压器磁芯 | 84.2℃ | 89.12℃ |
| 输入电容 | 64.99℃ | 67.14℃ |
| 输出电容 | 90.32℃ | 91.20℃ |
| 环境温度 | 25.8℃ | 25.7℃ |
密闭壳满载,最热的是 SiC 管 118.5℃,离 175℃ 结温上限还有空间。量产时 PCB 铜箔散热面积按这个数去校。
EMI 测试
测试条件:输入 230Vac,输出满载 18V2A。通过 EN55032 Class B,L 线与 N 线传导余量都超过 6dB。
变压器参数
骨架 ETQ2013A(6+2+2PIN),磁芯 TDK PC95,浸凡立水或绝缘漆,磁芯接 0.15mm×2 线到 PIN5 脚。
| 绕组 | 铜线×根数 | 起 | 止 | 圈数 | 胶带 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| N1 | Ø0.32×1(2UEW) | 3 | 2 | 20 | 2 | 密绕 2 层 |
| N2 | Ø0.15×1(2UEW) | 4 | 5 | 6 | 2 | 居中密绕 1 层 |
| N3 | Ø0.75×1 | 9 | 8 | 6 | 3 | 顶端起绕 |
| N4 | Ø0.15×2(2UEW) | 5 | NC | 20 | 2 | 密绕 1 层 |
| N5 | Ø0.32×1(2UEW) | 2 | 1 | 18 | 2 | 密绕 1 层 |
感量测试:3–1 脚,0.52mH ±5%
高压测试:3750Vac / 5mA / 10s,测试脚位(N1+N2+N4+N5)− N3
绕制:骨架顶部朝机台逆时针绕制,成品后 2 脚剪去 2/3;绕 N3 时 9 脚引线从顶端起绕,全部绕组完成后再返回 9PIN
5 脚留 2 根 0.15mm 线,长 25mm,与磁芯导通
BOM 关键器件
| 位号 | 名称 | 规格 | 封装 |
|---|---|---|---|
| U1 | 控制器 | CX716 | SOT23-6 |
| Q1 | 碳化硅 MOS | CX80TS065 | TO-252 |
| U4 | 同步整流 | CX7538D | SOP-8 |
| U2 | 光耦 | EL1018 | SOP-4 |
| U3 | 稳压 IC | TL431 | SOT-23 |
| T1 | 变压器 | ETQ2013A(6+2+2PIN) | 插件 |
| BD1 | 整流桥 | ABS210 | ABS |
| EC1 | 电解电容 | 56uF 400V 16×20 | 插件 |
| EC2 | 电解电容 | 4.7uF / 50V | 5×11 |
| EC3 | 固态电容 | 470uF / 25V | 6×15 |
| EC4 | 电解电容 | 470uF / 25V | 8×15 |
| LF1 | 共模电感 | UU9.8 25mH | 插件 |
| LF2 | 共模电感 | 220uH | 9×5×3 |
| CX1 | X 电容 | 104K 275V | 插件 |
| CY1 | Y 电容 | 102K / 400V | 插件 |
| Y1 | Y 电容 | 102M 400VAC Y5U | 插件 |
| MOV1 | 压敏电阻 | 14D681 | 插件 |
| NTC1 | NTC | 1.5D-7 | 插件 |
| F1 | 保险丝 | T6.3AL / 250VAC | 插件 |
| F2 | 保险丝 | T2A 250V | 插件 |
整板 60 个位号,其中 C4、C7、C11、C12、R11 五个标注 NC 不贴装。未标注精度的电阻默认 5%。
PCB 布板要点
设计指南第 8 页给了 8 条,照抄:
主功率回路面积尽可能小,静/动态地分开走(Y1 / 变压器地 / IC 地分开走到输入大电容)
VCC 电容离 IC 太远时,加贴片电容(104)靠近 VDD 脚
同步 IC 接负端时,VCC 脚供电要单独从输出电容引线
内置功率高温器件注意散热面积
变压器和动点尽可能远离 AC PIN 端
同步整流优先放在负端
IC VCC 供电按略大于 18V 计算
光耦供电并联一个 102K 电容(C9)可优化输出电压调整率
文中参数与实测数据出自诚芯微 36W DEMO 设计指南 VER1.0 及三颗芯片的规格书,参数细节以诚芯微官方规格书为准。DEMO 板、设计指南与规格书可在诚芯微官网(www.cxwic.com)走样品申请流程获取。需要 48W 或更大电流余量的配置,把输出电压、电流与外壳尺寸发过来,按条件给对应的器件组合与变压器参数。
266