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

" A8 r* b7 q* D
; j* T0 ]+ m9 |4 ]# m$ k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。
. P# h2 ?) q; ?6 p
01、样机介绍

+ B+ ]. J- o$ a. W4 ?2 {$ t% |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。

CR6890H_20V3A 工程样机示意图

* b9 I( @/ [) |1 L# YCR6890H 芯片
0 x: n9 Y/ J( q5 }, x& b
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。
6 B9 y1 h* V; \9 W2 D" T2 Q
特性
; p7 X1 o1 s* d/ E4 c
较低的启动电流 (大约3μA)

' ?4 O: j5 r, E& z2 J& s4 r内置软启动减少MOSFET应力

; T2 }5 M- q+ \" x; \带有Peak_load 升频功能；
, V2 c5 y) v& o
CCM+PFM控制模式

内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡

内建频率抖动功能，降低EMI
  |( a9 d5 ^6 y5 D8 B3 g
内置65kHz开关频率

1 o9 v- I% W7 \轻载降低工作频率

' Z0 N  W. N9 Y/ X) p15ms倍频模式

可编程外置过温保护并进入latch

5 N* y5 E% G' e" }$ B" E5 NVDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch
* j! g! w8 l' N' G
内置前沿消隐电路

内置输出二极管短路保护

$ ^+ O( b1 ?3 ~7 f2 f4 }内置过温保护并进入latch

过载保护

. h  g' V* t5 e5 _# I" L) }7 B( `" L+ @SOT23-6L封装
) t: j% e! d- y% w9 F6 _
) O* e( u' ?7 S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。

基本应用

4 l7 v" s( B% w" z6 _% VAC/DC适配器
7 o9 \* U! O( S4 ?" j! e
电机类适配器

7 T! F: s$ |; r& T8 h充电器

存储设备电源

' O; B. J& z, _, y5 N, B5 T2 F' D3 Y; L典型应用

5 N& o4 O6 Y) ]) Y. z( t* q

管脚排列

+ g% M. p9 v  |: h

管脚描述
$ m8 y. Q) L' ?* y! j: X  m

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。

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。
% G. b. j: [* I/ j6 }( ~. Z2 t0 K" H
) }4 H3 a" K3 V8 }6 D  X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。

9 V. F1 ]- x" v  O02、样机特性

. q) t# s6 y% B% ?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。
  X) g% V, y$ r8 s4 [  k1 o
2.1、输入特性：

6 x6 H1 `6 S% \9 C$ m4 ~# Y8 h3 q% @
" o7 H0 e$ l% x. E: O# ]* _2.2、输出特性(PCB END)：

! M4 ^8 g# Y# F$ Q5 d, |9 A, F
2.3、整机参数：

9 O  x  h7 s2 U7 A- ~/ v4 G( U2.4、保护功能测试：
' e  L, L; _' |& s0 P9 c

/ j6 f/ _& Y1 D  V  J1 k2.5、工作环境：
2 K6 |0 n: ^. }6 V

! w+ d: e* v( ~: E- W& z8 B* P2.6、测试仪器：

03、样机结构信息
* ?9 R3 a1 d) Z  Q; X( _
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。
. s  i3 q5 o6 U
$ U8 r$ b% [) C! ~8 ]3.1、电路原理图及BOM：
: ?$ N2 b& T! U. N
3.1.1、原理图：

* z2 E3 _. y0 S) Z3 `" f# }' @

3.1.2、元器件清单：
& P# h! @9 ^* H: Z8 n" `' y
2 _9 G: D* y- r: n. c; f2 O+ }

3.1.3、PCB 布局&布线：
" x1 J- r) }7 i* T3 O
3 X7 _  I& t) k' x4 C

PCB 顶层布局

) H. |( c. Y" s1 W% q5 D

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：
! X6 ]$ U; l- ^: c* k, Z. j

) V! E1 g+ @7 N$ X9 Q3.2.2 、规格参数：

1）骨架：PQ2620 磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm²；
2）材质：TDK PC40 或同等材质；
3）初级、反馈: 2UEW 漆包线；次级: 三层绝缘线；
: h% p2 M* S  x2 K& f4）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；
6）初级绕组感量Lp：0.6mH±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）)；
( Q0 K/ j  n. a6 A0 H7 Z8）耐压测试= 3.3KV 5mA 1Min；
9）成品要求:浸凡立水；
: b7 M$ |( [7 u2 s7 i
3.2.3、变压器参数:

3.2.4、变压器结构图：

04、性能测评

. N( |# m( n/ i6 x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。

# l5 O6 t; k9 p5 X+ V8 E* ?# Q4.1、输入特性：
- a4 l9 Q9 K7 y& I
$ e" d9 P% i2 o1 f7 R5 h2 c1 S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。
+ T1 y8 y( H8 L" F4 d- w
# O4 l; B" @7 R) A( g  M, f2 x表1 待机功耗

表2 输出接1.5M 18AWG Cable100%负载下的输入特性

7 w7 M7 H4 Y4 u表3 效率测试（1.5M 18AWG Cable）

表4 效率测试（PCB END）
+ f3 D( s+ s/ \

4 j: r9 T! b8 q  g表5 能效等级评估（1.5M 18AWG Cable）
; Z) ~6 ]7 V% x

% C$ @8 h* O. L4.2、输出特性：

% U  N  ?( Y, c) n4 X1 K4.2.1、线性调整率和负载调整率: （ 1.5M 18AWG Cable ）
. q5 g. c" S4 u3 r# }

$ z/ o( W. M, G9 X
& P) p& Z& {% m; p4.2.2、输出电压纹波：
" @- h* b& J+ [; F1 ~, {% M$ Z( q
& r' D; g2 ?8 x% w. a3 h  w' f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。
" Q" c5 b* X8 ]* A( ^

R&N @ AC90V/60Hz,No Load

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

! K9 m9 c1 l9 N3 S

R&N @ AC264V/50Hz,No Load

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

7 K) E3 _2 m; z5 i# ^4.3、保护功能：
& `8 f& B8 m7 B5 n0 S  C
以下涉及过流保护、短路保护的测试。

4.3.1、过流保护：
! C( t3 Y" ^) z4 j* M: L

8 t( k6 O2 ~' l- ^$ e- V: q- r  u4.3.2、短路保护：
. W" e( C* N& r0 t) E+ L
, q- u! l$ p& Z6 f( [& w& l功率计电流量程2.0A,开启平均值模式测量。
( X2 w; l2 O8 W. s; @( Q0 W5 J
* G3 w! o1 p! r

4.3.3、Peak_load 功能测试：
+ T  y7 u, |; i5 u3 D8 e* X
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。

AC115V 发波周期12.6mS，Vo 最低15.6V

AC115V Peak_load 功能升频151.52KHZ

: E" R5 q2 {2 [; w3 y

AC230V 发波周期11.2mS，Vo 最低18.2V

5 q0 ~& G0 T# W  S

AC230V Peak_load 功能升频151.52KHZ

4.4、动态测试：

* G0 U& ?  V8 V! l0 @* ?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)

AC90V_5ms

AC90V_10ms

% Q# u) V' @  }+ u9 f$ n, K& ^  \

AC264V_5ms

# J3 U! w! b* N! k

AC264V_10ms

4.5、系统延时时间测试：
& U, {1 X5 ?+ ]7 \& [' D3 W$ j- B
3 E! x+ r& b7 ~# {; \

TON_DELAY @ AC100V，100% Load

- P$ ^5 X9 X7 P; y) r2 T

TON_DELAY @ AC240V，100% Load

THOLD_UP @ AC100V，100% Load

THOLD_UP @ AC240V，100% Load

4.6、其它重要波形测试：
  V+ C/ M: q8 w( D9 T+ R& O
& b# g: H( n  C0 n

AC90/60Hz，100% Load CS 波形

AC230/50Hz，100% Load Gate 波形

AC264/50Hz，100% Load 输出肖特基波形

0 O- |1 _$ C4 C! j9 k0 t; s1 q( c

AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形

05、温升测试

测试条件：带外壳在40℃环温下长时间带载3A 老化。
% H1 n% x* [6 j7 R
( ^3 D6 Z7 h1 q- N4 \# e

* s" d3 ]! {8 f  @' P( v06、EMI 评估测试
( X! Q- A& Z5 Q% d' m
测试条件：
! D" C4 @- b& f; O
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）

AC115V 传导L 相

/ M6 i: L/ c- u7 F+ n% ]

AC115V 传导N 相

AC230V 传导L 相

# a3 ^* S- {- ~' X4 Z& T7 t

AC230V 传导N 相

' ]# s+ X/ @% H! k" p

AC115V 辐射

AC230V 辐射