高效率、低成本的60W电源适配器方案是怎样的？这里有答案

思睿达小妹妹

7 I# h8 c+ Y# u, o$ T本文是基于思睿达主推的CR6890H 60W电源适配器方案，该方案除了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，最重要的是效率高、成本低，可完美匹配行业需求。

9 r4 X% j5 ?( C2 j01、样机介绍

0 J( b. ~0 [# W7 Y6 |该报告是基于能够适用于宽输入电压范围，输出功率60W，恒压输出的电源适配器样机，PWM控制IC采用了思睿达主推的CR6890H。
  d' m# N" @' s- H3 O

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

. Q4 ~4 g% K1 ]6 s; a! k6 e( nCR6890H 芯片
5 I9 U0 H4 n3 H6 C! j! l
CR6890H是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM 混合电流模式PWM 控制器。CR6890H 轻载时会降低频率，最低频率22kHz 可避免音频噪声。CR6890H 提供了完整的保护功能，如cycle-by-cycle 电流限制、OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO 等，还可以通过PRT脚分别精确设置外置过温保护和输出电压过压保护。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。CR6890H 提供SOT23-6L的封装。

特性

较低的启动电流 (大约3μA)

$ r% @, p. y9 ~' r+ C( k内置软启动减少MOSFET应力
/ p+ W( ~( U! ]. M6 l
, W3 v9 P: A3 @7 i5 G: A& x带有Peak_load 升频功能；

( Z2 }4 k9 |; kCCM+PFM控制模式
; X$ k2 t# W- `4 b9 \4 p7 Z
9 K( ~6 \% t6 ^" b2 g内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
: I" ~. G% W. \
* s6 S: B- C6 }9 S内建频率抖动功能，降低EMI

. T. }3 o8 G  y7 j; `$ R" u$ A内置65kHz开关频率
1 @% [  D2 ?# _" k$ G" r( ^
; ~, H- u8 [9 ?; d1 L轻载降低工作频率
8 B; U+ f0 a: }, y) U
! A& z5 z9 q3 u1 _* ~15ms倍频模式
, }9 X/ p  }& \! z- y
" J  k) o# x6 \# D7 e' V可编程外置过温保护并进入latch

" L' H8 l+ c. G# G, v# }VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
  R' i9 o" v" Y8 O4 ~4 m
: m# @* `6 g" @& h内置前沿消隐电路

0 m- I# z2 s2 E内置输出二极管短路保护

* o6 C9 V$ u% D! J+ O2 k; [7 u内置过温保护并进入latch
3 v" B, S5 e+ j& T1 m0 V/ d
9 n) j9 a! r3 n. ?过载保护

SOT23-6L封装
# e8 G1 u; t# M! H4 x: l7 h, z
7 `. Y. t+ P/ q. x- u7 ?电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。
9 s. Q2 h/ H/ k, S- u. G, r
基本应用

AC/DC适配器
8 r/ d; `; j9 ]5 n) f$ A/ o
6 p3 X6 r& X  u电机类适配器
: `8 V: l4 [( L1 e" ]0 R2 s0 u% M
- o/ ]& p+ w+ Q8 C% b$ l) h充电器

存储设备电源

典型应用
& @6 H; L1 \* H) T7 R9 G- h

管脚排列

% Y" K% i& A* h+ l" e

管脚描述
2 C2 C/ a: l* u" K. d) P

1 B3 B: t* K- j2 b: H8 v+ Q样机PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全电压实现20V3A输出的电源适配器。90VAC满足启动时间的条件下AC264V样机待机功耗<58mW；全电压输入时平均效率>89.2%；输出接18AWG1.5米线能够满足“COC_T2” 能效标准。

, F& E+ k' Z( B! i4 o% q% F" f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。
8 }+ T5 k# b+ R# [% R
/ A1 f. w! A" k: D9 D" m样机的变压器，采用了PQ2620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

0 b1 f: f$ c' b7 |% j; n7 E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。
' M5 O  V6 A4 j) H2 K) c+ Y
2.1、输入特性：
9 ^3 ?! B' e& k, W7 L" I4 T

# D  f1 E$ c" H) x2 H5 p! G2.2、输出特性(PCB END)：

: t. Q( F) A6 `' i1 T& S
. l; @) e) w, o; O) }0 S2.3、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
9 U( R8 ^7 F& R
( F( m$ U5 O5 _2 q+ @' ^5 q7 A  _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。
& |& e: g, x( I
3.1、电路原理图及BOM：
+ O& `  h" \* L# q+ n  U
" C5 B, A9 Z8 ?3.1.1、原理图：

3.1.2、元器件清单：
5 z: E: I+ h9 O% d8 a
2 v9 a0 I. M5 N0 u; E6 e

3.1.3、PCB 布局&布线：

( N6 Q2 j' b3 D9 C, b# P3 c  s

PCB 顶层布局

: R- M' k1 ]4 z; s4 Z( q

PCB 底层布局

PCB 底层布线

3.2、变压器绕制工艺：
4 N/ A1 t$ y( w1 J
9 M  P1 I$ G. K: \( \3.2.1 电路示意图：

3.2.2 、规格参数：

2 B6 y! F6 h! L; ^5 ^1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
& a+ \* ^! H2 h( s1 n7 z% B* j- P2）材质：TDK PC40 或同等材质；
( u' @* h; ^8 v6 ?/ }# m) c$ [3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
4）N1 N6 N7 绕组从变压器针脚B 进线从顶部A 出线，磁芯接地；
5）绝缘胶带:3M900 或同等材质；
5 t: z$ K2 V% W4 r) j6）初级绕组感量Lp：0.6mH±5%（测试条件：0.3V，10kHz）；
( q( U* P- U3 U8 X6 [: J# I7）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）)；
$ {! b! Y" w/ z% f1 B1 I4 ?8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；

$ M4 y4 B# p) N! g( B" P3.2.3、变压器参数:
9 Z( `: Q( E* ]1 \
' P0 I- p2 M8 L0 f

3.2.4、变压器结构图：

/ H5 a- A1 G* e/ g. d5 i+ [( v04、性能测评

0 v. X2 |, Z* C# {* b! v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：
* D* ^0 p, ?# L/ w
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。

0 s8 a! G6 G- |表1 待机功耗

) V1 O! D: S* J9 @表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

3 M' ^0 p/ z) C6 G表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

( {/ P" c' A  R+ c, y! q8 |表4 效率测试（PCB END）

表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
. W$ T8 k( ?: S+ h3 k5 r

4.2、输出特性：

/ e, B1 G$ U4 y# S3 ?4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
5 n3 M/ G4 b5 S+ c( ^! \

! o  V& m. q# ]5 K  ~& Y1 N
' B/ _9 U: n+ a- i: U) f, r4.2.2、输出电压纹波：
& e4 b' q9 v' I, }9 U$ Q
注：纹波及噪声在1.5M 18AWG 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。
. x3 K2 p* H0 M" |" N1 @2 o+ j
# @7 ]7 e) H( J" o( {

$ h6 D. {; L* Y4 P% A

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

R&N @ AC90V/60Hz,100% Load

) f$ Q5 q9 X' t

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

R&N @ AC264V/50Hz,100% Load

2 n. l) I; [4 G3 T1 n  [1 I4 i4.3、保护功能：
( F! m, t! i6 T, _5 K
以下涉及过流保护、短路保护的测试。
8 Q6 o; i& X( `& t; T! |3 p- H
/ U3 O1 M, z- a* D# Y4.3.1、过流保护：
8 V) V0 `7 v* `1 L" ~

! T5 A' O2 v! [' |1 s1 i4.3.2、短路保护：
, h6 ?, Y7 M0 S; X
功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。

; ?) j5 t! L7 P5 A4.3.3、Peak_load 功能测试：
% N* T+ a7 G* h8 ^; G, T8 S5 G
该项测试输出电流设置从A=3A 到B=7A，20mS 周期动态带载，上升/下降幅度设置3A/uS。
' s& |2 ^0 m& E; ^& G

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

' l8 d& }! G; F( C4 W

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

3 Y* Y$ G5 w: u! ]8 |

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

+ i  ]# b& m, o/ C& C' F- G4 ^

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：
3 F0 |9 A3 H- k  z+ \) O3 s
输出动态负载电流设置为3A 持续5ms/10ms，然后为0A 持续5ms/10ms 并持续循环，上升/下降设置为0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)

+ W+ c" B% m1 z- \( R! m. {; S  l

AC90V_5ms

AC90V_10ms

- I8 }8 B5 |/ o2 O

AC264V_5ms

# g4 E' v0 d! Q3 _* j! }8 H5 _

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：
# F. r6 _5 @- T  G; n8 p7 }3 J
% |0 V8 L7 O3 W2 c( u

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

  m. a, ~. q% g! ^. Q/ I

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

3 U3 z& D7 d% V

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

" x2 z! I% I. |* l

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

% h9 T, T& o% o; ^5 j1 j7 D/ b4.6、其它重要波形测试：

1 L1 ]% A! S3 m- Y& f" c/ J, W

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

, c: G% `" o2 f& ?% `7 z# ?! c

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

7 n4 I2 B. c, g, d/ C/ ?% w1 ]( P05、温升测试

0 C7 m7 k, \* A测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。

06、EMI 评估测试
1 U  h% U% R  v
测试条件：
! t6 ~& G  g0 [- w
- O: ?4 ?* n8 t/ j- R: |输入：AC115V/230V；水泥电阻阻值6.67Ω，带线1.5M 18AWG 测试；
限值标准参考：EN55013、EN55022B。（测试结果仅供参考）
9 k' L& S5 r1 p" N" {
% f7 h) X! T" f; A1 J: o

AC115V 传导L 相

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

; {( `9 t8 j) [1 W) p/ l

AC230V 传导N 相

AC115V 辐射

AC230V 辐射